Zaczniemy od konfiguracji samego atomu żelaza. Na przykładzie żelaza przypomnimy sobie podstawowe wiadomości z budowy atomu, dotyczących konfiguracji 🙂
Konfiguracja (zapis powłokowy)
26Fe K2 L8 M14 N2
Konfiguracja pełna
26Fe 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
Konfiguracja skrócona („z helowcem“)
26Fe [Ar] 4s2 3d6
Teraz zajmiemy się określaniem jakie jony może tworzyć atom, oraz na jakich stopniach utlenienia może on występować. Możliwe jony tworzone przez żelazo:
Żelazo może oddać 2 elektrony z orbitalu 4s2:
26Fe2+ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6
Żelazo może także oddać 3 elektrony: 2 pochodzące z 4s2 oraz 1 pochodzący z podpowłoki 3d:
26Fe3+ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5
Podobnie jest ze stopniami utlenienia: żelazo może występować na II i III (tak jak tworzy jony).
Który stopnień utlenienia żelaza jest trwalszy?
Żelazo łatwiej odda 2 elektrony, niż 3 – dlatego jon Fe2+ powstaje łatwiej. Natomiast, gdy przyjrzysz się zapisowi graficznemu, szybko dostrzeżesz, że jon Fe3+ jest trwalszy (ma stabilniejszą konfigurację) niż jon Fe2+.
Żelazo na III stopniu utlenienia jest trwalsze niż na II.
(Jony proste mają stopień utlenienia równy ładunkowi tego jonu, dlatego tutaj o jonach i stopniach utleniania możemy mówić zamiennie).