CUESTIÓN 3.-
c) Justifica cuantos electrones desapareados hay en el ión Fe3+. (3d5)
Prueba de Selectividad, Comunidad de Andalucia, Junio 2015, QUIMICA
Respuestas
El hierro (Fe) pertenece al grupo 8 del IV Periodo, por lo que su configuración electrónica externa es 4s² 3d⁶ en
estado neutro. Cuando esta en el estado de
oxidación +3 presenta tres electrones menos.
Al inicio los átomos al
ionizarse pierden los electrones de los orbitales más externos pero en este caso hay considerar un efecto energético peculiar que se da en
algunos elementos de transición y es que la energía de los orbitales va cambiando
conforme aumenta el número atómico Z,
y en general para los elementos del Grupo 6 en cada Periodo, a los que en
principio correspondería una configuración externa de ns² (n–1)d₄, tiene lugar una
anomalía en el orden de ocupación de los orbitales, pasando a configuración ns1 (n–1)d5. Esta anomalía se debe a que la diferencia de energía
entre el orbital s y los orbitales d va disminuyendo, y para los elementos
del Grupo del Cr, la diferencia se vuelve menor que la energía de repulsión
interelectrónica que afecta a los electrones del orbital s.
En estas circunstancias, para el electrón del orbital s es más favorable “subir un pequeño
escalón” en energía orbital, disminuyendo significativamente la repulsión
interelectrónica al encontrarse solo en el 5º orbital d, que permanecer en el orbital s
pero compartiendo la misma región del espacio con otra carga negativa, que
lo repele y lo desestabiliza. Esta es la razón por la que el Cr presenta configuración 4s¹ 3d⁵, en lugar de 4s² 3d⁴ como
en principio se esperaría.
Pues bien, esta aparente anomalía se mantiene
para los iones de los siguientes elementos de la serie de transición. Por esta
razón, los electrones que pierde el átomo de Fe al oxidarse hasta el estado +3,
proceden de la subcapa 3d, pero
inmediatamente de su salida de los orbitales d, un electrón salta desde el orbital 4s hasta uno de los que quedan vacantes, quedando el catión en la configuración siguiente:
Por lo tanto podemos decir que el número de electrones desapareados del Fe³⁺ es de 5.