Валентность железа (Fe)

 Теория:

Валентность железа (Fe) — это способность образовывать в соединениях определенное количество химических связей.

Поэтому: железо чаще всего проявляет переменную валентность, равную II (два) и III (три).

Иногда (очень редко и в сильных окислителях) может проявлять валентность VI (шесть).

Железо относится к переходным металлам, которые находятся в 8-й группе периодической таблицы.

Причина переменной валентности железа (а не хрома, как было ошибочно указано в вопросе) связана с его электронным строением.

Атом железа имеет электронную конфигурацию:

[Ar] 3d⁶4s².

Как определить валентность железа

Поскольку железо является переходным металлом, его валентность непостоянна и зависит от конкретного соединения.

✅ По известным валентностям других элементов в соединении:

Это самый распространённый метод.

В большинстве соединений валентность некоторых элементов постоянна (например, кислород = II, водород = I, щелочные металлы = I, галогены в бинарных соединениях с металлами = I).

Используя эти известные значения и тот факт, что сумма валентностей всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю, можно рассчитать валентность железа.

Пример 1: Fe₂O₃ (оксид железа (III))

Валентность кислорода (О) = II.

В формуле 3 атома кислорода, их общая «валентная нагрузка» = 3 × II = VI.

Эту нагрузку должны компенсировать 2 атома железа.

Значит, валентность одного атома железа = VI/2 = III.

Пример 2: FeCl₂ (хлорид железа (II))

Валентность хлора (Cl) в соединениях с металлами = I.

В формуле 2 атома хлора, их общая «валентная нагрузка» = 2 × I = II.

Эту нагрузку компенсирует 1 атом железа.

Значит, валентность железа = II.

✅ По названию соединения (если оно указано по номенклатуре):

В названиях многих неорганических соединений валентность металла с переменной валентностью указывается римскими цифрами в скобках.

«Оксид железа(II)» означает, что его валентность равна II (FeO).

«Сульфат железа(III)» означает, что его валентность равна III (Fe₂(SO₄)₃).

Наиболее распространённые и стабильные валентности железа — II и III.

Реже встречается валентность VI (например, в ферратах, таких как K₂FeO₄).

Почему валентность железа 2, 3, 6

Валентность железа (Fe) — это переменная величина, которая объясняется особенностями его электронного строения как переходного металла.

Электронная конфигурация атома железа: [Ar] 3d⁶4s².

Почему железо проявляет валентности II, III и VI:

➡️ Валентность II (Fe²⁺):

Это самая простая и часто встречающаяся валентность.

Атом железа теряет два электрона с внешнего 4s-подуровня.

Конфигурация иона Fe²⁺ становится [Ar] 3d⁶.

➡️ Валентность III (Fe³⁺):

Это также очень распространенная и зачастую более стабильная валентность для железа.

Атом железа теряет два электрона с внешнего 4s-подуровня и один электрон с предвнешнего 3d-подуровня.

Конфигурация иона Fe³⁺ становится [Ar] 3d⁵.

Эта конфигурация особенно стабильна, поскольку d-подуровень становится полу заполненным, что энергетически выгодно.

➡️ Валентность VI (Fe⁶⁺):

Это редкая, но существующая валентность железа, проявляющаяся в сильных окислительных условиях, например, в ферратах (соединениях типа K₂FeO₄).

Для достижения такой высокой валентности железо теряет все 2 электрона с 4s-подуровня и 4 электрона с 3d-подуровня (оставляя 3d²).

Эта валентность встречается значительно реже, чем II и III, так как для её достижения требуется очень много энергии.

➡️ Основная причина переменной валентности у железа (как и у других переходных металлов) заключается в близости энергетических уровней внешних 4s-электронов и пред внешних 3d-электронов.

Это позволяет разному числу этих электронов участвовать в образовании химических связей, что приводит к многообразию степеней окисления и валентностей.

 Пример решения, задача:

Дано: соединение железа Fe₂O₃.

Найти: валентность Fe.

Решение:

Валентность кислорода (О) = II.

В соединении 3 атома кислорода: 3 × II = VI.

Эту общую валентность компенсируют 2 атома железа.

Следовательно, валентность одного атома железа: VI/2 = III.

Ответ: валентность Fe равна III

 Часто задаваемые вопросы