Bestimmung der Elektronenkonfiguration von Eisen

Question

Weshalb ist beim 3d nur bei einem Kästchen der Pfeil nach oben und unten? Allgemein verstehe ich nicht ganz was die Pfeile bedeuten. Und Das Atom hier ist das Eisen.

Answer 1

Salut Anna,

wie du sicher weißt, befinden sich Elektronen in Schalen, oder genauer, in den sog. Orbitalen. Für die Schule sind dabei lediglich s-, p-, und d-Orbitale von Bedeutung.

Deine Grafik stellt nun ein Energieniveauschema dar, das stufenförmig von unten nach oben angeordnet ist. Die Kästchen sind die Atomorbitale, die Pfeile die Elektronen. Hierbei wird der unterschiedliche Spin, also der Eigendrehimpuls der Elektronen durch unterschiedliche Pfeilrichtungen angegeben. Vielleicht ist dir auch das Pauli-Prinzip bekannt, das besagt, dass sich 2 Elektronen immer durch antiparallelen Spin auszeichnen. ↑↑ wäre demnach falsch, ↑↓ hingegen richtig.

Merken solltest du dir weiter folgendes:

In ein s - Orbital, das energieärmste Orbital, gehören immer 2 Elektronen.

In ein p - Orbital 6, in ein d - Orbital 10 Elektronen.

Diese Reihenfolge am besten einfach lernen. Aufpassen nur, dass das 4s - Orbital  energetisch unter dem 3d - Orbital liegt.

Desweiteren solltest du noch die Hundsche Regel kennen, die darüber bestimmt, dass Orbitale zunächst einzeln und nicht doppelt belegt werden. (Erklärung folgt dann an deiner konkreten Aufgabe !)

Dass die Besetzung der Orbitale mit dem niedrigsten Energieniveau startet, hatte ich oben ja schon "indirekt" erwähnt.

So, und jetzt kann man richtig anfangen :)).

Eisen hat die Ordnungszahl 26, besitzt also 26 Protonen und somit auch 26 Elektronen, die du nun unterbringen musst.

Resultierend aus meinen ganzen vorherigen Erklärungen:

1s  → 2e^-  → ↑↓

2s  → 2e^-  → ↑↓

2p  → 6e^-  → ↑↓    ↑↓    ↑↓

3s  → 2e^-  →  ↑↓

3p  → 6e^-  →  ↑↓    ↑↓    ↑↓

4s  → 2e^-  →   ↑↓

So, 20 Elektronen hast du bis hierher untergebracht, 6 sind noch übrig. In das nun folgende d -Orbital mit 5 Kästchen passen aber 10 Elektronen und jetzt kommt die Hundsche Regel zum Tragen: Du besetzt erst jedes Kästchen mit einem e^- → ↑ und füllst dann wieder mit dem letzten e^- → ↓ komplett das erste Kästchen.

3d  →  10e^-  →  ↑↓    ↑    ↑    ↑   ↑     

Ich hoffe, das hilft und frag bei etwaigen Unklarheiten einfach nach (auch wenn es in der Chemielounge immer etwas mit der Antwort dauern kann).

Viele Grüße :)