Положение железа в периодической системе, строение атома.

Железо (Fe)

Положение в периодической системе

• Порядковый номер: 26 (заряд ядра +26).

• Период: 4-й.

• Группа: 8 (по современной нумерации IUPAC; в старой — VIIIВ).

• Блок: d-блок, типичный переходный металл.

• Семейство: «железная триада» (Fe, Co, Ni) — элементы 4-го периода с близкими свойствами.

Строение атома

• Ядро: у наиболее распространённого изотопа ⁵⁶Fe — 26 протонов и 30 нейтронов (в природе также есть ⁵⁴Fe, ⁵⁷Fe, ⁵⁸Fe).

• Электронная конфигурация (основное состояние):
  [Ar] 3d⁶ 4s².

• Распределение электронов по энергетическим уровням (K–Q): 2, 8, 14, 2.

• d-подуровень: в 3d-оболочке шесть электронов; в атоме железа в газовой фазе они располагаются с максимальным числом неспаренных электронов (высокоспиновое состояние) — 4 неспаренных электрона → парамагнитность.

• Валентные электроны: в основном — 4s² и 3d-электроны, которые могут участвовать в химической связи.

• Типичные степени окисления: +2 и +3 (наиболее устойчивы); возможны 0, +6 (в ферратаx, например K₂FeO₄), реже +1, +4.

• Образование катионов: при ионизации сначала удаляются 4s-электроны, затем 3d:
  — Fe²⁺: [Ar] 3d⁶
  — Fe³⁺: [Ar] 3d⁵ (полузаполненная d-оболочка, поэтому Fe³⁺ особенно стабилен).

Коротко о свойствах, вытекающих из строения

• Переходный характер и наличие d-электронов объясняют склонность к комплексообразованию и множеству степеней окисления.

• Наличие нескольких неспаренных d-электронов определяет магнитные свойства (парамагнитность отдельных ионов; ферромагнетизм металла обусловлен коллективным взаимодействием).

• Полузаполненная 3d-оболочка у Fe³⁺ делает соединения железа(III) часто более окислительными, чем аналоги железа(II).

Итого: железо — элемент 4-го периода, группы 8, d-блока; атом имеет конфигурацию [Ar] 3d⁶ 4s², 26 протонов в ядре, обычно 30 нейтронов (для ⁵⁶Fe), до четырёх неспаренных d-электронов, что определяет его типичные химические и магнитные свойства, а также степени окисления +2 и +3.