Scrivi le configurazioni degli elettroni dello stato fondamentale dei seguenti metalli di transizione: V5+, Au3+ e Fe2+?
Per prima cosa, diamo un'occhiata a quelli per l'atomo neutro, e poi ci dirigiamo verso il catione.
VANADIO (V)
V is numero atomico 23, quindi la sua configurazione è 1s22s22p63s23p63d34s2. In breve è [Ar]3d34s2. Questa è una configurazione prevista; non un elemento strano.
Poiché l' 4s l'orbitale ha una maggiore energia, i suoi elettroni saranno rimossi per primi. Non che importi qui, però, perché esattamente 5 gli elettroni vengono rimossi:
V5+→1s22s22p63s23p6≡[Ar]
ORO (III)
Au è il numero atomico 79, quindi la sua configurazione è 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p64f145d106s1. In breve è [Xe]4f145d106s1.
Questo è strano, non solo perché l'oro vuole acquisire un pieno 5d subshell, ma più probabilmente anche qualcosa a che fare con l'elevata quantità di effetti di contrazione relativistica; il s gli elettroni si avvicinano alla velocità della luce e spesso lo sono più lontano dal nucleo che più vicino, restringendo il raggio del 1s orbitale di ~22%e anche altri orbitali.
Esaminiamo il radiale densità distribuzione tutte lungo la 6s, 5d e 4f orbitali di valenza per vedere come va a finire:
Di colpo, il 4f è il più penetrante, nel senso che la maggior parte della sua densità elettronica è centrata vicino il nucleo d'oro. Più avanti sono i 5d elettroni e poi il 6s elettroni.
Questo suggerisce che il 6s orbitale, che ha la maggior densità di elettroni più lontano dal nucleo, ha elettroni che sono meno attratto dal nucleo (più piccolo Zeff) rispetto a quelli in entrambi i 5d or 4f orbitali, e quindi contiene il primo elettrone che è più facile da rimuovere durante la ionizzazione.
The 5d contiene l' prossimi due elettroni che verrà rimosso durante la seconda e la terza ionizzazione.
Quindi, otterremmo:
Au3+→1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p64f145d8≡[Xe]4f145d8
FERRO (II)
Fe è il numero atomico 26, quindi la sua configurazione è 1s22s22p63s23p63d64s2. In breve è [Ar]3d64s2. Questa è una configurazione prevista; non un elemento strano.
La prima e la seconda ionizzazione avrebbero rimosso il 4s elettroni, che sono più alti di energia rispetto a 3d elettroni, quindi otteniamo:
Fe2+→1s22s22p63s23p63d6≡[Ar]3d6