Nguyên tử Fe có Z = 26: cấu hình electron của Fe là gì?

Nguyên tử Fe có Z = 26 nên có 26 electron. Cấu hình electron của Fe là 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2, viết gọn là [Ar]3d64s2. Tổng số electron là 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 6 + 2 = 26, khớp với số hiệu nguyên tử.

Cấu hình electron của Fe (Z = 26) và ion Fe²⁺, Fe³⁺

Trả lời nhanh

Nguyên tử Fe có Z = 26 nên có 26 electron. Cấu hình electron của Fe là 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s², viết gọn là [Ar]3d⁶4s². Tổng số electron là 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 6 + 2 = 26, khớp với số hiệu nguyên tử.

Cách viết cấu hình electron của Fe từng bước

Nguyên tử trung hoà điện nên số electron bằng số proton, tức bằng Z = 26. Ta điền 26 electron vào các phân lớp theo thứ tự mức năng lượng tăng dần:

1s tối đa 2 electron → còn 24.
2s tối đa 2 → còn 22.
2p tối đa 6 → còn 16.
3s tối đa 2 → còn 14.
3p tối đa 6 → còn 8.
4s tối đa 2 → còn 6 (phân lớp 4s có mức năng lượng thấp hơn 3d nên được điền trước).
3d nhận 6 electron còn lại (3d chứa được tối đa 10).

Sau đó ta sắp xếp lại theo lớp: các phân lớp của lớp 3 viết liền nhau rồi mới đến lớp 4. Vì vậy kết quả được viết là 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s².

Từ cấu hình suy ra điều gì về Fe?

Đặc điểm	Kết luận
Số lớp electron	4 lớp → chu kì 4
Ô trong bảng tuần hoàn	Ô số 26
Electron hoá trị	3d⁶4s² (8 electron) → nhóm VIIIB
Loại nguyên tố	Nguyên tố d (electron cuối cùng điền vào phân lớp 3d)
Electron lớp ngoài cùng	2 electron → có tính kim loại
Electron độc thân	4 (phân lớp 3d⁶ có 1 orbital đủ đôi và 4 orbital chứa 1 electron)

Cấu hình electron của ion Fe²⁺ và Fe³⁺

Khi tạo ion dương, nguyên tử mất electron ở lớp ngoài cùng trước, tức là mất 4s rồi mới đến 3d.

Fe → Fe²⁺ + 2e: mất 2 electron 4s, được [Ar]3d⁶ (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶).
Fe → Fe³⁺ + 3e: mất thêm 1 electron 3d, được [Ar]3d⁵. Phân lớp 3d có 5 electron độc thân (bán bão hoà) nên Fe³⁺ khá bền.

Điều này giải thích vì sao trong hợp chất, sắt thường có số oxi hoá +2 và +3.

Lỗi sai thường gặp

Viết 3d⁸ hoặc 4s⁰: sai vì 4s phải đủ 2 electron trước khi ion hoá; Fe không phải trường hợp ngoại lệ như Cr hay Cu.
Cho Fe²⁺ là 3d⁴4s²: sai, vì khi mất electron thì mất 4s trước, nên Fe²⁺ là 3d⁶.
Quên kiểm tra tổng electron: luôn cộng các số mũ để so với Z (hoặc Z trừ điện tích ion).
Nhầm cách viết 4s trước 3d: viết 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶ (theo thứ tự điền) về bản chất cùng một cấu hình, nhưng đáp án chuẩn thường xếp theo lớp, 3d đứng trước 4s.

Mẹo nhớ

Với các nguyên tố d chu kì 4, bắt đầu từ Sc (Z = 21), cứ thêm 1 proton thì thêm 1 electron vào 3d, còn 4s giữ 2 electron (trừ Cr và Cu). Từ Sc đến Fe là 6 nguyên tố: Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, nên Fe có 3d⁶. Cách đếm này nhanh hơn việc điền từng phân lớp, nhưng nhớ Cr (3d⁵4s¹) là ngoại lệ nên chỉ dùng để kiểm tra lại.

Bài luyện tập

Viết cấu hình electron của Co (Z = 27).
Đáp án: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁷ 4s², tức [Ar]3d⁷4s².
Nguyên tử X có cấu hình [Ar]3d⁶4s² là nguyên tố nào, ở chu kì và nhóm nào?
Đáp án: Z = 18 + 6 + 2 = 26, X là Fe; chu kì 4, nhóm VIIIB.
Viết cấu hình electron của ion Fe³⁺ và cho biết số electron độc thân.
Đáp án: [Ar]3d⁵, có 5 electron độc thân.

Câu hỏi thường gặp

Cấu hình electron của Fe (Z = 26) viết gọn như thế nào?

Viết gọn là [Ar]3d⁶4s², trong đó [Ar] là cấu hình khí hiếm argon (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶, gồm 18 electron).

Fe có bao nhiêu electron lớp ngoài cùng?

Fe có 2 electron ở lớp ngoài cùng (4s²), nhưng có 8 electron hoá trị vì 6 electron ở phân lớp 3d cũng tham gia tạo liên kết.

Vì sao Fe³⁺ bền hơn Fe²⁺?

Cấu hình Fe³⁺ là [Ar]3d⁵ có phân lớp d bán bão hoà (mỗi orbital 1 electron), nên tương đối bền. Vì vậy Fe²⁺ dễ bị oxi hoá thành Fe³⁺.

Khi tạo ion Fe²⁺, Fe mất electron ở phân lớp nào?

Fe mất 2 electron ở phân lớp 4s (lớp ngoài cùng) trước, tạo Fe²⁺ có cấu hình [Ar]3d⁶.