Przeanalizuj konfiguracje elektronowe. Ile elektronów walencyjnych i na jakich powłokach mają te pierwiastki?

R9HiT7Xskd9GA

Ilustracja przedstawia schemat klatkowy konfiguracji elektronowej wanadu i chromu. Konfiguracja wanadu to $[\mathrm{A}\mathrm{r}]3{\mathrm{d}}^{3}4{\mathrm{s}}^2$, opis: [Ar] obok prostokąt, podpisany 3d, podzielony na pięć kwadratów, w trzech pierwszych znajduje się po jednej strzałce skierowanej w górę, następnie obok znajduje się kwadrat, podpisany 4s, w którym znajdują się dwie strzałki, o grotach skierowanych przeciwnie - góra i dół. Konfiguracja chromu: $[\mathrm{A}\mathrm{r}]3{\mathrm{d}}^{5}4{\mathrm{s}}^1$, opis: [Ar] obok prostokąt, podpisany 3d, podzielony na pięć kwadratów, w każdym znajduje się po jednej strzałce skierowanej w górę, następnie obok znajduje się kwadrat, podpisany 4s, w którym znajduje się jedna strzałka skierowana w górę.

Pierwiastkiem, który utworzy taki tlenek, jest chrom. Wynika to z faktu, że chrom ma sześć niesparowanych elektronów walencyjnych na powłokach 3d i 4s i chętnie będzie tworzył związek, w którym osiągnie stopień utlenienia +VI. Wanad natomiast ma za mało elektronów.

Najlepiej jest rozrysować sobie klatkową konfigurację klatkową atomów tych pierwiastków.

1. $\mathrm{Mn} \left[\mathrm{Ar}\right] 3d^{5}4s^2$, 5 niesparowanych elektronów $3d$

2. $\mathrm{Fe} \left[\mathrm{Ar}\right] 3d^{6}4s^2$, 4 niesparowane elektrony $3d$

3. $\mathrm{Cu} \left[\mathrm{Ar}\right] 3d^{10}4s^1$, 1 niesparowany elektron $4s$

4. $\mathrm{Zn} \left[\mathrm{Ar}\right] 3d^{10}4s^2$, 0 niesparowanych elektronów

Pierwiastek ten musi wykazywać właściwości ferromagnetyczne.

Do stworzenia magnesu można użyć żelaza, kobaltu lub niklu, gdyż pierwiastki te wykazują właściwości ferromagnetyczne.

Zwróć uwagę na konfigurację elektronową ich atomów i jonów.

Metale przejściowe to pierwiastki, które posiadają niepełną podpowłokę d w swoich atomach lub jonach. Do metali przejściowych będą więc należeć wszystkie metale 4. okresu układu okresowego pierwiastków należące do bloku d, z wyjątkiem cynku, ponieważ zarówno jego atomy, jak i jony mają całkowicie zapełnioną podpowłokę d.

Aby zbadać właściwości jonów, możesz wykorzystać roztwór chlorku żelaza(III), który posiada żółte zabarwienie i chlorek cyny(II).

Aby zbadać właściwości jonów ${\mathrm{Fe}}^{2+}$, wykorzystaj roztwór siarczanu(VI) żelaza(II) i manganianu(VII) potasu. Reakcję przeprowadź w środowisku kwasowym.

Żelazo na najwyższym stopniu utlenienia może wyłącznie przyjmować elektrony, dlatego jony ${\text{Fe}}^{3+}$ wykazują właściwości utleniające. Natomiast jony ${\text{Fe}}^{2+}$ mogą oddawać i przyjmować elektrony – wykazują właściwości utleniająco‑redukujące.

Przykładowe doświadczenia:

1. Do probówki zawierającej żółty roztwór chlorku żelaza(III) należy dodać roztwór chlorku cyny(II). Barwa żółta zanika i pojawia się barwa bladozielona, co świadczy o tym, że jony ${\text{Fe}}^{3+}$ uległy redukcji do jonów ${\text{Fe}}^{2+}$:

2. Do probówki zawierającej roztwór siarczanu(VI) żelaza(II) należy dodać kilka kropli roztworu kwasu siarkowego(VI), aby uzyskać środowisko kwasowe. Następnie dodawać kroplami roztwór manganianu(VII) potasu. Zaobserwowanie zanikania fioletowej barwy i  powstanie zabarwienie żółto‑pomarańczowego (od jonów ${\mathrm{Fe}}^{3+}$) świadczy o redukcji jonów manganianowych(VII), czyli o redukujących właściwościach jonów ${\text{Fe}}^{2+}$: