Explique por que o ferro (Fe), com configuração eletrônica [Ar]
, apresenta os estados de oxidação
como os mais comuns.
Passo 1
O enunciado pede para explicar por que o ferro, cuja configuração eletrônica no estado fundamental é
, forma preferencialmente os íons com estados de oxidação
e
. Vamos usar conceitos de energia de ionização e estabilidade de subníveis d para justificar esses valores.
Passo 2
A configuração eletrônica neutra do ferro é
.
Em processo de oxidação, os elétrons removidos são primeiro os do orbital , pois após o preenchimento esse subnível fica energeticamente acima de
.
Em processo de oxidação, os elétrons removidos são primeiro os do orbital
Passo 3
As duas primeiras remoções de elétrons correspondem aos dois elétrons
. Essas remoções têm energias de ionização moderadas, com
e
.
Por isso o íon , de configuração
, forma-se facilmente em reações químicas.
Por isso o íon
Passo 4
Para obter o estado
, remove-se um terceiro elétron, agora do subnível
, resultando em
.
A configuração é especialmente estável por ser meio preenchida, o que minimiza repulsões eletrônicas e maximiza a energia de troca entre orbitais iguais.
A configuração
Passo 5
A remoção de um quarto elétron exigiria energia de ionização muito alta
e deixaria
, configuração bem menos estável que
. Por isso estados de oxidação acima de
são raros no ferro.
Resposta
O ferro exibe principalmente os estados de oxidação
e
porque as duas primeiras remoções de elétrons
exigem energia moderada e o estado
confere a configuração
, de grande estabilidade. Estados superiores demandam energias de ionização muito altas e formam configurações eletrônicas menos favorecidas.