Elektronenverteilung in den Schalen

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4 Antworten

Moin,

das Problem ist, dass die Hauptenergieniveaus (HEN) mit steigender Größe immer komplizierter strukturiert sind. Hier kommen weitere Aufenthaltsräume (Orbitale) hinzu. Die ersten beiden Perioden sind einfach: 1. HEN (1. Schale, K-Schale): 1 Orbital (s-Orbital; 1s). In ein Orbital passen stets maximal 2 Elektronen mit entgegengesetztem Spin - Pauli-Prinzip. Darum ist das 1. HEN mit 2 Elektronen bereits voll besetzt (Helium). Im 2. HEN kommen die drei p-Orbitale zum s-Orbital dieses HENs hinzu. Dann hast du bei maximaler Besetzung 1s2, 2s2 2p6 (Neon).

Aber du hast ja geschrieben, dass dir das klar sei...

Was nun die Nebengruppenelemente - z.B. Eisen - angeht, so sieht ihr Grundzustand so aus:

1s2, 2s2 2p6, 3s2 3p6 3d6, 4s2

Du würdest wohl sagen: K-Schale voll (2 von 2 Elektronen), L-Schale voll (8 von 8 Elektronen), M-Schale gefüllt (14 von 18 Elektronen) und N-Schale gefüllt (2 von 32 Elektronen).

Die merkwürdige Verteilung in der M- und der N-Schale hängt damit zusammen, dass es mehr Orbitalräume in diesen Schalen gibt und diese Orbitale energetisch unterschiedlich sind. Nach der Energieregel müssen die energetisch günstigsten Orbitale zuerst mit Elektronen aufgefüllt werden. Darum wird das 4s-Orbital der N-Schale vor den fünf 3d-Orbitalen der M-Schale mit Elektronen besetzt, weil das 4s-Orbital energetisch etwas günstiger ist, obwohl es im 4. HEN (N-Schale) liegt.

Im Fe^2+-Ion werden aber genau diese beiden Elektronen abgegeben, so dass das 4. HEN wegfällt.

Aber darin findest du außerdem den Grund, dass von Eisen noch ein weiteres Ion existiert, nämlich das Fe^3+-Ion. Fe^2+ kann also noch ein weiteres Elektron abgeben und zwar das aus dem doppelt besetzten 3d-Orbital (wie du ja wahrscheinlich weißt, gibt es fünf d-Orbitale, die alle zunächst einfach mit Elektronen gleichen Spins besetzt werden - Hundsche Regel - und dann erfolgt die Auffüllung (Doppelbesetzung) mit Elektronen mit entgegengesetztem Spin - Pauli-Prinzip.). Fe^2+ gibt im Grunde ganz gerne ein weiteres Elektron ab, weil dann nämlich das 3d-Orbital halb besetzt ist. Und halb besetzte Orbitale sind energetisch wiederum günstiger als unregelmäßig besetzte (vgl. Cr, Cu...).

Um nun also deine Frage konkret zu beantworten: Im Fe^2+-Ion sind die K- und die L-Schale voll besetzt, während in der M-Schale 14 Elektronen vorhanden sind, die sich auf das s-Orbital (voll), die drei p-Orbitale (voll) und die fünf d-Otbitale (6 von 10) verteilen. Die N-Schale gibt es nicht mehr.

Im Fe^3+-Ion sind die K- und die L-Schale voll besetzt, während in der M-Schale 13 Elektronen vorhanden sind, die sich auf das s-Orbital (voll), die drei p-Orbitale (voll) und die fünf d-Otbitale (5 von 10 = halb besetzt!) verteilen. Die N-Schale gibt es hier natürlich ebenfalls nicht mehr.

Ich hoffe, es ist dir jetzt etwas klarer. Wenn du noch Fragen hast, nur raus damit...

LG von der Waterkant.

es gibt n diagramm mit allen orbital-niveaus, die besetzung fängt bei 1s an und geht dann der reihe nach weiter, sobald ein orbital-niveau voll ist...

Schau ins PSE. M-Schale 14, N-Schale 0 Elektronen (deswegen ja 2+).

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