鐵的電子構型

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簡介

電子構型對於瞭解元素原子中存在的電子的分佈或表示非常重要。電子構型對於我們自然界中存在的元素的所有結構識別都很重要。每種元素都具有不同的電子數，因此它們都具有不同的電子構型。元素週期表中存在的每一族都顯示出共同的外部電子構型。它首先由玻爾在原子玻爾模型中提出。鐵是一種金屬元素，位於第 8 族和第 4 週期，原子序數為 26。由於該元素的最後一個電子和最後一個電子進入 d 亞層，因此它是一種存在於 d 區塊中的元素。

鐵的電子構型

元素週期表中發現的金屬元素的符號為 Fe。d 區塊中存在的元素具有通用的外部電子構型，為 (n-1)d(1-10)ns2。其中 n 是元素所在的週期。由於鐵位於第 4 週期，因此鐵的電子構型可以很容易地寫成 [Ar]3d6 4s2。這是一種使用惰性氣體元素的簡單表示。鐵的擴充套件電子構型可以寫成 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6。這是因為鐵的原子序數為 26，所以它包含 26 個電子。然後根據亞層電子構型的順序填充。通常看到的電子構型為 [Ar]3d6 4s2，即簡寫形式。

鐵的化合價

元素的化合價是指它將如何透過失去或接受電子與其他原子結合形成特定化合物。該值也可能因化合物而異。但總的來說，我們可以說元素的化合價是其最外層電子層中存在的電子數，其中失去或獲得一些電子使元素達到穩定的惰性氣體構型。我們自然界中存在的元素都與許多其他原子或元素結合以獲得一定的穩定性。而它們為達到穩定性而失去或獲得的電子數就是該元素的化合價。

主層電子構型為 2,8,8,8。根據定義，最外層電子數為 8，因此化合價可能為 8。但實驗結果表明，鐵的化合價僅為 2 和 3。這是從該元素的亞層電子構型得到的。由於鐵的原子序數為 26，並且它們具有亞層電子構型 [Ar]3d6 4s2。鐵原子將失去最外層的兩個電子以達到穩定。鐵的電子構型將減少為 [Ar]3d6。鐵的氧化態變為 +2。鐵透過從 d 亞層失去一個電子將獲得更大的穩定性，從而將電子構型更改為 [Ar]3d5。這比 +2 氧化態的鐵具有更高的穩定性，這是因為半充滿的 d 亞層具有額外的穩定性。因此，氧化態變為 +3。因此，鐵的化合價為 2 和 3。從下圖可以清楚地看出這一點。

鐵的性質

鐵是地殼中發現的一種豐富的金屬元素，具有光澤的灰色外觀。它是地球上第四豐富的元素。大約 5000 多年前，人類就開始使用鐵製品。鐵的廣泛使用是由於其特有的性質。

化學元素、鐵的高解析度影像，CC BY 3.0

金屬鐵的一些重要性質包括：

• 它們是鐵磁性的。

• 它是一種非常堅硬的金屬。

• 由於其丰度，它是一種非常廉價的元素。

• 它具有較大的延展性，可以透過施加一些壓力將其塑造成不同的形狀。

• 溶解在酸中時，它非常易溶。

• 像其他金屬本身一樣，它們都是良好的導熱體和導電體。

鐵的應用

鐵是一種從早期階段就重要的金屬元素。在古代，鐵就被用於製造許多人類生存所需的裝置。由於鐵的特性，它作為金屬元素的應用非常廣泛。鐵的一些重要應用包括：

• 它用於製造磁鐵。

• 它用於製造多種烹飪用具。

• 它用於製造運動器材和一些玩具。

• 它廣泛存在於許多機器和儀器中。

• 它用於汽車行業，用於製造多個零件。

• 金屬生產，如金屬製品，就是使用這種元素製成的。

• 它在合金製造部門有很大的應用。例如，鋼，它是一種鐵合金，其效能比鐵的母體元素多得多。

• 它廣泛用於建築領域。

• 鐵也是人體中發現的一種必需元素。我們的身體中約有 4 克鐵。特別是在我們的血液中，血紅蛋白。

• 它用於製造船體。

工業應用

幾個行業在金屬鐵的幫助下工作。鐵的一些工業應用包括：

• 粉末狀的鐵用於切割鑽石。

• 鐵可用於工業生產鋼材和其他一些合金。

• 它在汽車行業非常重要。

• 在化工行業，鐵作為催化劑用於生產多種化學品。

• 在製藥行業生產藥品。

• 這對食品工業製造罐頭非常有用。

結論

鐵是我們地球上發現的重要化學元素之一。它是地球上第四豐富的元素，位於元素週期表的第 8 族。鐵的原子序數為 26，位於第 4 週期。鐵的亞層電子構型為 [Ar]3d6 4s2。它是一種具有獨特性質的金屬，因此這種金屬的用途也很廣泛。該元素的化合價為 2 和 3。因此，該元素最常見的氧化態為 +2 和 +3。它們在許多行業中都非常重要，從化工行業到製藥行業，它們都發揮著非常重要的作用。

常見問題解答

1. 鐵鏽的化學式是什麼？

鐵鏽是鐵的氧化物，由金屬暴露於潮溼空氣中形成。鐵鏽的化學式為 Fe₂ O₃.xH₂O。

2. 肌紅蛋白是否含有鐵元素？

肌紅蛋白中存在一個卟啉環，以鐵元素為中心。肌紅蛋白通常存在於人類的肌肉中，有助於儲存氧氣。

3. 鐵是如何生產的？

鐵是從其赤鐵礦石中透過進行一些氧化還原反應獲得的。鐵透過在高爐中進行一些還原方法從其礦石中提取。去除雜質和生產鐵需要一系列步驟。

4. 鐵的重要合金有哪些？

藉助鐵製造了不同的合金輪。鐵的一些重要合金包括不鏽鋼、鑄鐵、馬氏體不鏽鋼等。

5. 哪些藥物含有鐵？

它存在於一些針對缺鐵人群的藥物中。用於治療貧血的藥物含有大量的鐵。輝瑞，依博格等是用於治療貧血的藥物。