Ile elektronów walencyjnych ma żelazo?

Żelazo jest 26. elementem układu okresowego pierwiastków. Pierwiastek grupy 8, żelazo, ma symbol ‘Fe. Żelazo jest elementem tranzytowym. Żelazo jest pierwiastkiem przejściowym. Dlatego wartościowość elektronów żelaza można określić na różne sposoby. W tym artykule szczegółowo wyjaśniono wartości żelaza (Fe). 

Najczęściej używany i najtańszy metal, którego cywilizacja ludzka używa znacznie później niż miedź , srebro i złoto. W chemii uczącej się pierwiastek chemiczny żelazo należy do rodziny metali przejściowych ze względu na obecność niecałkowicie wypełnionych orbitali d w ich stanie atomowym lub jonowym. Nazwa pochodzi ze staroangielskiego, a symbol żelaza pochodzi od łacińskiego słowa Ferrum.

Historia i właściwości żelaza

Według Jefferson Lab archeolodzy uważają, że ludzie używali żelaza od ponad 5000 lat. Okazuje się, że najstarsze znane ludzkości żelazo spadło dosłownie z nieba. Naukowcy zbadali starożytne egipskie żelazne koraliki datowane na 3200 rpne w badaniu opublikowanym przez Journal of Archeological Science w 2013 roku. Według naukowców zostały one wykonane z żelaznych meteorytów. Według Narodowego Laboratorium Los Alamos żelazo jest wielokrotnie wspominane w Starym Testamencie Biblii.

Żelazo znajduje się głównie w minerałach hematytu, magnetycie i innych bogatych w żelazo materiałach. Jefferson Lab twierdzi, że żelazo można również znaleźć w mniejszych ilościach z minerałów, takich jak hematyt i magnetyt. Według Narodowego Laboratorium Los Alamos żelazo można znaleźć w czterech różnych typach alotropowych. Oznacza to, że może mieć cztery różne formy strukturalne, w których atomy łączą się w różne wzory. Te formy są znane jako ferryty. Należą do nich alfa, beta, gamma i omega.

Żelazo jest niezbędnym składnikiem odżywczym w naszej diecie. Niedokrwistość i zmęczenie mogą być spowodowane niedoborem żelaza. To najczęstszy problem żywieniowy. Według Centrów Kontroli i Zapobiegania Chorobom może również wpływać na pamięć i inne funkcje psychiczne u nastolatków. CDC ostrzega, że ​​niedobór żelaza podczas ciąży może zwiększać ryzyko urodzenia małych lub wcześniaków dzieci.

Miejsce żelaza (Fe) w układzie okresowym

Rola biologiczna

Żelazo jest niezbędne dla wszystkich form życia i nie jest toksyczne. U przeciętnego człowieka znajduje się około 4 gramów żelaza. Żelazo to znajduje się w dużych ilościach w hemoglobinie krwi. Hemoglobina transportuje tlen z płuc do komórek. Ten tlen jest niezbędny do oddychania tkanek.

Każdego dnia przeciętna osoba potrzebuje 10-18 mg żelaza. Niedokrwistość może się rozwinąć, jeśli nie ma wystarczającej ilości żelaza. Żelazo znajduje się w żywności, takiej jak wątroba, nerki, melasa i drożdże piwne.

Naturalna obfitość

Żelazo jest czwartym masowo pierwiastkiem w skorupie ziemskiej. Uważa się, że żelazo z niklem i siarką stanowi rdzeń Ziemi.

Hematyt jest najbardziej bogatą w żelazo rudą. Jednak żelazo można znaleźć również w magnetycie i takonicie.

Żelazo jest zwykle produkowane na skalę przemysłową w wielkim piecu. Obejmuje to ogrzewanie hematytu (lub magnetytu) węglem (węgiel) i wapieniem (węglan wapnia). W ten sposób powstaje surówka, która jest mieszaniną hematytu lub magnetytu z koksem (węgiel) i wapieniem (węglan wapnia). Może być używany do produkcji stali. Każdego roku na świecie ze stali surowej wytwarza się około 1,3 miliarda ton.

Wpływ żelaza na środowisko

Pentahydrat żelaza(III)-Oarsenit, pentahydrat może być niebezpieczny dla środowiska. Szczególną uwagę należy zwrócić na rośliny, wodę i powietrze. Ponieważ substancja chemiczna utrzymuje się w środowisku, najlepiej nie dopuszczać jej do środowiska.

Żelazo w ciele: funkcja

Jest to niezbędny pierwiastek chemiczny, który jest nietoksyczny dla wszystkich form życia (roślin i zwierząt). Jony żelaza znajdują się w hemoglobinie, która transportuje tlen z płuc do komórek w celu oddychania.

Gdzie można znaleźć żelazo?

Żelazo zajmuje drugie miejsce po aluminium. Jest to również czwarty co do częstości pierwiastek chemiczny po tlenie i krzemie. Jedynym wolnym metalem w skorupie ziemskiej jest ziemskie żelazo znajdujące się w bazaltowych skałach Grenlandii. Stany Zjednoczone (Missouri) są domem dla osadów węglowych. Metaliczne żelazo stanowi około 0,5 procent księżycowej gleby. Oznacza to, że na powierzchni księżyca jest dużo Fe.

Jakie są walencje elektronów żelaza?

Żelazo jest pierwszym elementem w grupie 8 i jest również nazywane elementem bloku d. Elementy znajdujące się w grupach 3-12 można nazwać elementami przejściowymi. Liczba elektronów pozostałych na ostatniej orbicie orbity to elektron walencyjny. Jednak w przypadku pierwiastków przejściowych elektrony walencyjne nadal znajdują się w powłoce wewnętrznej (orbicie). Konfiguracja atomowa żelaza wskazuje, że ostatnie elektrony znajdują się na orbicie d.

O właściwościach pierwiastka decydują elektrony walencyjne. Elektrony te odgrywają również rolę w tworzeniu wiązań. Elektrony z orbitalu d biorą udział w wiązaniach formacyjnych. Elektrony orbitalne d są wykorzystywane do obliczenia ostatnich elektronów powłoki w celu określenia wartościowości elektronu przejściowego.

Ile protonów i elektronów posiada atom żelaza?

Jądro znajduje się w centrum atomu. W jądrze znajdują się protony i neutrony. 26 to liczba atomowa żelaza. Liczba protonów w danym atomie jest znana jako liczba atomowa. Oznacza to, że żelazo ma 26 protonów. Okrągła powłoka znajduje się na zewnątrz jądra i zawiera elektrony równe protonom. Atom żelaza zawiera 26 elektronów.

Liczba atomów i masa atomowa pierwiastka określa, ile zawiera neutronów. Liczba neutronów n = atomowa liczba masowa (A)-liczba atomowa (Z)

Wiemy, że liczba atomowa żelaza wynosi 26, a liczba masowa żelaza 56 (55,84u). Neutron (n) = 56 – 26 = 30. W związku z tym w żelazie (Fe) znajduje się 30 neutronów.

Walencja to zdolność atomu pierwiastka chemicznego do tworzenia pewnej liczby wiązań chemicznych z innymi atomami. Przyjmuje wartości od 1 do 8 i nie może być równe 0. Jest to określone przez liczbę elektronów atomu zużytych na tworzenie wiązań chemicznych z innym atomem. Walencja to prawdziwa wartość. Liczbowe wartości walencji są oznaczone cyframi rzymskimi (I,II, III, IV, V, VI, VII, VIII).

Jak obliczyć liczbę elektronów walencyjnych w atomie żelaza?

W kilku krokach możesz określić wartościowość elektronów. Jednym z tych kroków jest konfiguracja elektronowa. Bez konfiguracji elektronowej nie da się określić elektronu walencyjnego. Znając poprawnie konfigurację elektronową, łatwo jest określić wartości elektronów dla wszystkich pierwiastków.

Model atomowy Bohra nie może zidentyfikować elektronów walencyjnych w pierwiastkach przejściowych. Ponieważ elektrony walencyjne pierwiastka przejściowego znajdują się w powłoce wewnętrznej, możliwe jest jednak wyznaczenie pierwiastka walencyjnego pierwiastka przejściowego za pomocą zasady Aufbau. W ten sposób możemy określić elektron walencyjny Fe.

Jak określić całkowitą liczbę elektronów w żelazie?

Najpierw musimy określić liczbę elektronów w atomie żelaza. Liczba protonów znajdujących się w żelazie jest wymagana do obliczenia liczby elektronów. Aby poznać liczbę protonów w żelazie, musisz także znać jego liczbę atomową.

Układ okresowy może służyć do obliczania liczb atomowych. Niezbędne jest określenie liczby atomowej pierwiastków żelaznych za pomocą układu okresowego pierwiastków. Liczba protonów w atomie to liczba atomowa. Dodatkowo elektrony równe protonom można znaleźć poza jądrem.

Możemy zatem wywnioskować, że w atomie żelaza znajdują się elektrony równe lub większe od liczby atomowej. Z układu okresowego widzimy, że atom żelaza ma liczbę atomową 26. Atom żelaza zawiera 26 elektronów.

Terminy „ stopień utlenienia ” i „ wartościowość ” mogą nie być takie same, ale liczbowo są prawie identyczne. Warunkowy ładunek atomu atomu nazywany jest stanem utlenienia. Może być pozytywny lub negatywny. Walencja odnosi się do zdolności atomu do tworzenia wiązań. Nie może mieć wartości ujemnej.

Konieczne jest wykonanie konfiguracji elektronowej żelaza

Krok 2 jest kluczowy. Na tym etapie kluczowe znaczenie ma ułożenie elektronów żelaza. Konfiguracja elektronowa pokazuje, że pierwsza powłoka żelaza zawiera dwa elektrony. Druga powłoka żelaza ma osiem elektronów. Trzecia powłoka żelaza ma czternaście elektronów. Czwarta powłoka żelaza ma tylko dwa elektrony. Tak więc konfiguracja elektronów żelaza byłaby 1s ²  2s ²  2p ⁶  3s ²  3p ⁶  3d ⁶  4s ² .

Oblicz całkowitą liczbę elektronów, określając powłokę walencyjną

Trzeci krok polega na zdiagnozowaniu powłoki walencyjnej. Powłoka walencyjna to powłoka, która podąża za konfiguracją elektronów. Liczba elektronów zawartych w całości powłoki walencyjnej nazywana jest elektronami walencyjnymi. Jednak wewnętrzna orbita mieści elementy walencyjne elementów przejściowych.

Aby określić wartościowość pierwiastka przejściowego, musisz dodać całkowitą liczbę elektronów na orbicie d do tych na ostatniej orbicie. Konfiguracja elektronowa pokazuje, że żelazne powłoki mają dwa elektrony, podczas gdy orbital d ma sześć elektronów. Tak więc w żelazie znajduje się osiem elektronów walencyjnych.

1.  Wartościowość jest liczbową charakterystyką zdolności atomów danego pierwiastka do wiązania się z innymi atomami.
2. Wartościowość wodoru jest stała i równa jedności.
3. Wartościowość tlenu jest również stała i równa dwóm.
4. Wartościowość większości pozostałych elementów nie jest stała. Można to określić za pomocą wzorów ich związków binarnych z wodorem lub tlenem.

Jaka jest wartościowość żelaza?

Walencja to zdolność atomu pierwiastka do wiązania się z innym atomem w tworzeniu struktury molekularnej. Istnieje kilka zasad, które pomogą Ci określić wartościowość. Wartościowość to suma wszystkich elektronów, które są w stanie niesparowanym w powłoce po zakończeniu konfiguracji elektronowej.

Stany utlenienia żelaza obejmują +2 i +3. Wykorzystano żelazo(II), tlenek żelaza(FeO), stopnie utlenienia żelaza +2 i +3. Ten związek zawiera wartościowość żelaza 2,5%. Jednak żelazo +3 zostało wykorzystane do produkcji tlenku żelaza(III) i tlenku żelaza (FeO ₃ ). W tym związku wartościowość żelaza wynosi 3. Tworzenie wiązań jest tym, co określa wartościowość tego związku i jego stopnie utlenienia.

Ile pierwiastków walencyjnych ma jon żelaza (Fe ²⁺ , Fe ³⁺ )?

Podczas tworzenia wiązania pierwiastki z 1 lub 2 elektronami w powłoce oddają swoje elektrony powłoce, która je zawiera. Kationy to pierwiastki, które oddają elektrony w celu utworzenia wiązań. Istnieją dwa rodzaje jonów żelaza. Jony Fe ²⁺ i Fe ³⁺ to dwa rodzaje atomów żelaza. Dwa elektrony są oddawane przez atom żelaza na orbicie 4s, tworząc jon żelaza (Fe ²⁺ ).

Oto konfiguracja elektronów jonów żelaza (Fe ^{2+ ): 1s 2}  2s ²  2p ⁶  3s ²  3p ⁶  3d ⁶ .  Ta konfiguracja elektronów pokazuje, że żelazo (Fe ²⁺ ), ma trzy powłoki i jedną powłokę z czternastoma elektronami. Jon żelaza (Fe ²⁺ ) ma 14 elektronów walencyjnych. Atom żelaza przekazuje również elektrony na orbicie 4s i elektrony na orbicie 3d w celu przekształcenia żelaza (Fe ³⁺ ).

Zając, konfiguracja elektronowa jonu żelaza (Fe ^{3+ ) to 1s 2}  2s ²  2p ⁶  3s ²  3p ⁶  3d ⁵ . Ta konfiguracja elektronowa pokazuje, że jon żelaza (Fe ³⁺ ) ma trzy powłoki, a ostatnia powłoka ma trzynaście elektronów. W tym przypadku elektronów walencyjnych jonu żelaza (Fe ³⁺ ) jest trzynaście.

Żelazne fakty

• Żelazo jest czwartym najczęstszym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej. Uważa się, że żelazo stanowi jądro Ziemi.
• Żelazo jest niezbędne do rozwoju mózgu. Niedobór żelaza może prowadzić do zmniejszenia zdolności uczenia się dzieci.
• Czyste żelazo jest chemicznie reaktywne i może szybko korodować, zwłaszcza gdy jest wystawione na działanie wilgotnego powietrza lub w wysokich temperaturach.
• Hematyt jest najczęściej spotykaną rudą żelaza (głównie Fe ₂ O ₃ ). Żelazo można również znaleźć w magnetycie oraz takonicie (kamień osadowy zawierający ponad 15% żelaza i kwarcu).
• W wielu meteorytach wykryto poziomy żelaza.
• Żelazo można znaleźć zarówno w słońcu, jak iw innych gwiazdach.
• Chiny, Rosja i Ukraina to trzy kraje o największym wydobyciu żelaza. Produkcja żelaza jest zdominowana przez Brazylię, Australię i Chiny.
• Zbyt dużo żelaza może być bardzo toksyczne. Żelazo jest niezbędne dla naszego zdrowia. Krew zawiera wolne żelazo, które reaguje z nadtlenkami, tworząc wolne rodniki, które powodują uszkodzenia DNA, białek i innych składników komórkowych. Może to prowadzić do choroby, a nawet śmierci. Masa ciała 20 gramów jest uważana za toksyczną, a kilogram żelaza jest śmiertelny.
• Aby stworzyć iskry, fajerwerki używają żelaza. Temperatura żelaza określi kolor iskier.
• Żelazo pali się w próbie płomienia na kolor złoty.
• Cztery alotropy żelaza są znane jako „ferryty”. Te cztery alotropy nazywane są „ferrytami”. Są to a–, b-, g- i d- z punktami przejścia w 928, 1530 i 770 st. C. Chociaż struktury krystaliczne ferrytów a i b są identyczne, magnetyzm zanika, gdy formy a- stają się formą b.

Bibliografia:

• https://en.wikipedia.org/wiki/Iron
• Królewskie Towarzystwo Chemiczne. (Dostęp 17 lutego 2016)
• https://science.sciencemag.org/content/330/6002/359/tab-pdf
• Poradnik metalografa: praktyka i procedury dla żelaza i stali
• https://education.jlab.org/itselemental/ele026.html