Условие задачи

Схема строения иона Fe3+ — это1) (+26) 2 8 14 22) (+26) 2 8 143) (+26) 2 8 134) (+27) 2 8 15 2

Решение

Нам дана задача по химии, а именно – по построению электронной конфигурации (схеме расположения электронов по оболочкам) иона железа с трёхвалентностью. То есть нам нужно, пользуясь правилами заполнения электронных орбиталей и правилом удаления электронов при образовании ионов, записать схему распределения электронов для Fe³⁺.

Ниже приведём подробно рассуждения и вычисления.

1. Для нейтрального атома железа (Fe) атомный номер равен 26, то есть в атоме 26 электронов. Согласно классической (Боровской) схеме распределения электронов по энергетическим оболочкам для переходных металлов часто записывают число электронов так: первая оболочка – 2, вторая – 8, третья – 14, четвёртая – 2. (При этом схема получается «2, 8, 14, 2», что суммарно даёт 26.)

2. При образовании положительных ионов электроны отдаются из внешней (наиболее высокой по энергии) оболочки. Для железа внешней считается четвёртая оболочка (с 2 электронами). Поэтому при образовании Fe³⁺ (с зарядом +3) сначала с четвертой оболочки удаляют оба электрона, а оставшийся третий теряется из внутренней (третьей) оболочки.

3. Таким образом, получаем для Fe³⁺ следующее распределение:
– первая оболочка: 2 электрона (не меняется);
– вторая оболочка: 8 электронов (не меняется);
– третья оболочка: в ней было 14 электронов, но при ионизации один электрон отдан – остаётся 14 − 1 = 13 электронов;
– четвёртая оболочка: 2 электрона, но оба отданы, т.е. 0 электронов (при схеме часто не указывают пустую внешнюю оболочку).

4. Таким образом, схема для иона Fe³⁺ имеет вид: (+26) 2 8 13
(то есть суммарное число электронов равно 2 + 8 + 13 = 23, что соответствует атомному номеру 26 за вычетом 3 утраченных электронов).

Из приведённых вариантов правильной схемой является та, которая соответствует атомному числу +26 с распределением по оболочкам 2, 8, 13. Если опции записаны с указанием каждой оболочки, то у нейтрального атома Fe – 2 8 14 2. А при образовании Fe³⁺ утрачивается один электрон третьей оболочки и оба электрона четвёртой, что приводит именно к 2, 8, 13 (четвёртая оболочка оказывается пустой).

С учетом этого правильный ответ – тот вариант, в котором записан атом с номером +26 и распределением электронов по оболочкам: 2, 8, 13.

При внимательном сравнении вариантов видно, что именно вариант, где указано «(+26) 2 8 13» (без учёта пустой последней оболочки), соответствует искомому. Обычно в подобных тестовых заданиях для Fe нейтрально записывают 2, 8, 14, 2, а для Fe³⁺ – 2, 8, 13 (так как внешнюю оболочку не указывают, если она пуста).

Таким образом, правильным будет вариант, соответствующий (+26) 2 8 13.

Ответ: вариант 3.

──────────────────────────────
Пошаговое решение:

1. Fe имеет Z = 26 ⇒ нейтральный атом: 2, 8, 14, 2.
2. При образовании иона Fe³⁺ отдают 3 электрона из внешней оболочки:
– удаляются оба электрона четвёртой оболочки и один электрон из третьей.
3. Получаем: 2 (первая) + 8 (вторая) + (14 − 1) = 2 + 8 + 13 = 23 электронов.
4. Поэтому схема строения иона Fe³⁺: (+26) 2 8 13.

Ответ: вариант 3.