铁的电子构型

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简介

电子构型对于了解元素原子中存在的电子的分布或表示非常重要。电子构型对于我们自然界中存在的元素的所有结构识别都很重要。每种元素都具有不同的电子数，因此它们都具有不同的电子构型。元素周期表中存在的每一族都显示出共同的外部电子构型。它首先由玻尔在原子玻尔模型中提出。铁是一种金属元素，位于第 8 族和第 4 周期，原子序数为 26。由于该元素的最后一个电子和最后一个电子进入 d 亚层，因此它是一种存在于 d 区块中的元素。

铁的电子构型

元素周期表中发现的金属元素的符号为 Fe。d 区块中存在的元素具有通用的外部电子构型，为 (n-1)d(1-10)ns2。其中 n 是元素所在的周期。由于铁位于第 4 周期，因此铁的电子构型可以很容易地写成 [Ar]3d6 4s2。这是一种使用惰性气体元素的简单表示。铁的扩展电子构型可以写成 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6。这是因为铁的原子序数为 26，所以它包含 26 个电子。然后根据亚层电子构型的顺序填充。通常看到的电子构型为 [Ar]3d6 4s2，即简写形式。

铁的化合价

元素的化合价是指它将如何通过失去或接受电子与其他原子结合形成特定化合物。该值也可能因化合物而异。但总的来说，我们可以说元素的化合价是其最外层电子层中存在的电子数，其中失去或获得一些电子使元素达到稳定的惰性气体构型。我们自然界中存在的元素都与许多其他原子或元素结合以获得一定的稳定性。而它们为达到稳定性而失去或获得的电子数就是该元素的化合价。

主层电子构型为 2,8,8,8。根据定义，最外层电子数为 8，因此化合价可能为 8。但实验结果表明，铁的化合价仅为 2 和 3。这是从该元素的亚层电子构型得到的。由于铁的原子序数为 26，并且它们具有亚层电子构型 [Ar]3d6 4s2。铁原子将失去最外层的两个电子以达到稳定。铁的电子构型将减少为 [Ar]3d6。铁的氧化态变为 +2。铁通过从 d 亚层失去一个电子将获得更大的稳定性，从而将电子构型更改为 [Ar]3d5。这比 +2 氧化态的铁具有更高的稳定性，这是因为半充满的 d 亚层具有额外的稳定性。因此，氧化态变为 +3。因此，铁的化合价为 2 和 3。从下图可以清楚地看出这一点。

铁的性质

铁是地壳中发现的一种丰富的金属元素，具有光泽的灰色外观。它是地球上第四丰富的元素。大约 5000 多年前，人类就开始使用铁制品。铁的广泛使用是由于其特有的性质。

化学元素、铁的高分辨率图像，CC BY 3.0

金属铁的一些重要性质包括：

• 它们是铁磁性的。

• 它是一种非常坚硬的金属。

• 由于其丰度，它是一种非常廉价的元素。

• 它具有较大的延展性，可以通过施加一些压力将其塑造成不同的形状。

• 溶解在酸中时，它非常易溶。

• 像其他金属本身一样，它们都是良好的导热体和导电体。

铁的应用

铁是一种从早期阶段就重要的金属元素。在古代，铁就被用于制造许多人类生存所需的设备。由于铁的特性，它作为金属元素的应用非常广泛。铁的一些重要应用包括：

• 它用于制造磁铁。

• 它用于制造多种烹饪用具。

• 它用于制造运动器材和一些玩具。

• 它广泛存在于许多机器和仪器中。

• 它用于汽车行业，用于制造多个零件。

• 金属生产，如金属制品，就是使用这种元素制成的。

• 它在合金制造部门有很大的应用。例如，钢，它是一种铁合金，其性能比铁的母体元素多得多。

• 它广泛用于建筑领域。

• 铁也是人体中发现的一种必需元素。我们的身体中约有 4 克铁。特别是在我们的血液中，血红蛋白。

• 它用于制造船体。

工业应用

几个行业在金属铁的帮助下工作。铁的一些工业应用包括：

• 粉末状的铁用于切割钻石。

• 铁可用于工业生产钢材和其他一些合金。

• 它在汽车行业非常重要。

• 在化工行业，铁作为催化剂用于生产多种化学品。

• 在制药行业生产药品。

• 这对食品工业制造罐头非常有用。

结论

铁是我们地球上发现的重要化学元素之一。它是地球上第四丰富的元素，位于元素周期表的第 8 族。铁的原子序数为 26，位于第 4 周期。铁的亚层电子构型为 [Ar]3d6 4s2。它是一种具有独特性质的金属，因此这种金属的用途也很广泛。该元素的化合价为 2 和 3。因此，该元素最常见的氧化态为 +2 和 +3。它们在许多行业中都非常重要，从化工行业到制药行业，它们都发挥着非常重要的作用。

常见问题解答

1. 铁锈的化学式是什么？

铁锈是铁的氧化物，由金属暴露于潮湿空气中形成。铁锈的化学式为 Fe₂ O₃.xH₂O。

2. 肌红蛋白是否含有铁元素？

肌红蛋白中存在一个卟啉环，以铁元素为中心。肌红蛋白通常存在于人类的肌肉中，有助于储存氧气。

3. 铁是如何生产的？

铁是从其赤铁矿石中通过进行一些氧化还原反应获得的。铁通过在高炉中进行一些还原方法从其矿石中提取。去除杂质和生产铁需要一系列步骤。

4. 铁的重要合金有哪些？

借助铁制造了不同的合金轮。铁的一些重要合金包括不锈钢、铸铁、马氏体不锈钢等。

5. 哪些药物含有铁？

它存在于一些针对缺铁人群的药物中。用于治疗贫血的药物含有大量的铁。辉瑞，依博格等是用于治疗贫血的药物。