Scrivi le configurazioni degli elettroni dello stato fondamentale dei seguenti metalli di transizione: # "V" ^ (5 +) #, # "Au" ^ (3 +) # e # "Fe" ^ (2 +) #?

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 #1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^3 4s^2#. In breve è #[Ar] 3d^3 4s^2#. 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:

#color(blue)("V"^(5+) -> 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 -= [Ar])#

ORO (III)

#"Au"# è il numero atomico #79#, quindi la sua configurazione è #1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^10 4s^2 4p^6 4d^10 5s^2 5p^6 4f^14 5d^10 6s^1#. In breve è #[Xe] 4f^14 5d^10 6s^1#.

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 #Z_(eff)#) 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:

#color(blue)("Au"^(3+) -> 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^10 4s^2 4p^6 4d^10 5s^2 5p^6 4f^14 5d^8 -= [Xe] 4f^14 5d^8)#

FERRO (II)

#"Fe"# è il numero atomico #26#, quindi la sua configurazione è #1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6 4s^2#. In breve è #[Ar] 3d^6 4s^2#. 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:

#color(blue)("Fe"^(2+) -> 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6 -= [Ar] 3d^6)#