Электронная конфигурация железа

Электронная конфигурация атома железа такова:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²

В Периодической системе химических элементов железо имеет номер 26. Значит, у атома железа 26 электронов (т. к. ядро содержит 26 протонов). В записи электронной конфигурации электроны распределяются по орбиталям и указываются верхними индексами после названий орбиталей, но в сумме их должно быть 26. Действительно, если сложить верхние индексы электронной конфигурации железа, то получится 26 = 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 6 + 2.

Железо — это химический элемент четвертого периода. Значит, у атома железа 4 электронных слоя.

Номер электронного слоя указывается цифрой перед обозначением орбиталей. Первый электронный слой состоит только из одной s-орбитали (1s). Второй — из одной s-орбитали (2s) и трех p-орбиталей (2p). Третий — из одной s-орбитали (3s), трех p-орбиталей (3p) и пяти d-орбиталей (3d). Четвертый — из одной s-орбитали (4s), трех p-орбиталей (4p), пяти d-орбиталей (4d) и семи f-орбиталей (4f). Так как на 4d- и 4f-орбитали электронов уже не хватает, то эти подуровни у атома железа отсутствуют.

Сначала электронами заполняются энергетические уровни (слои и орбитали) с меньшей энергией. Каждая орбиталь может содержать не более двух электронов. Первые (более близкие к ядру) слои имеют меньшую энергию. Однако 4s-орбиталь имеет меньшую энергию, чем 3d-орбитали. Поэтому после того, как заполнены все три p-орбитали третьего уровня (3p), полностью заполняется 4s-орбиталь. На 3d-подуровень остается 6 электронов. На этом подуровне пять d-орбиталей. Сначала каждая получает по одному электрону. Последний уходит парой на одну из d-орбиталей. Таким образом у атома железа 4 неспаренных электрона на d-орбиталях.

Так как последним электронами заполняется d-подуровень, то железо относится к семейству d-элементов.