Övergångsmetallernas joner
Det står i min bok att övergångsmetaller kan ofta bilda stabila joner med olika laddningar. Sedan ger de ett par exempel som Fe2+ och Fe3+. Det jag inte förstår är hur de kan bilda sådana stabila joner när jonen inte har uppnått en ädelgasstruktur? Om järn atomen ger bort 2 elektroner kommer det försvinna 2 valelektroner från 3d-orbitalen och det kommer bara finnas 4 valenselektroner kvar. Borde den inte ger bort eller ta ett antal valenselektroner så att den får en ädelgasstruktur?
Jag har förstått vad orbitaler är och deras uppbyggnad. T.ex hur 3d-orbitalen ligger på en högre energinivå än 4s-orbitalen.
Det där med ädelgasstruktur är bara applicerbart på grupp 1-2 och 14-18. Övriga ämnen spelar inte efter dessa regler. Det som avgör vilka joner som bildas är om det kostar mer energi att frigöra elektroner än man får ut av att binda elektronerna till andra atomer, eller vice versa.
En s-orbital avger oftast båda sina elektroner samtidigt. För vissa övergångsmetaller är det sedan ganska lätt att frigöra 1-2 ytterligare elektroner utöver s-elektronerna.
Du kan likna det vid att rulla en boll nedför en kulle. Den rullar då tills den kommer fram till en sänka där den stannar upp. Då har den minskat sin rörelseenergi. Om man tillför lite energi till kanske den kan ta sig över en kulle till och då nå en ännu större sänka som ger ännu lägre lägesenergi.
Järn fungerar på ett liknande sätt. Två elektroner frigörs ganska lätt så att man får en stabil Fe2+ jon. Med lite extra push (dvs genom tillsats av ett starkare oxidationsmedel) kan ytterligare en elektron avges så att man bildar en stabil Fe3+ jon.
Finns det något de försöker uppnå med det? T.ex försöker atomer uppnå en ädelgasstruktur. Vad försöker järn uppnå genom att ge upp några av sina elektroner och bilda Fe2+ eller Fe3+?
En atom kan aldrig vinna något på att förlora elektroner. Det kostar alltid energi att avlägsna elektroner, även från litium, natrium och andra ämnen med låg elektronegativitet. Detta kallas för joniseringsenergi. Däremot kostar det olika mycket att frigöra vissa elektroner. Det är exempelvis lätt att frigöra en elektron från natrium, men det kostar väldigt mycket energi att frigöra en till.
Vill man få en atom att lämna iväg en elektron krävs det att det frigörs mer energi att binda elektronen till en annan atom än det kostade att slita loss elektronen. Binder man elektroner till starkt elektronegativa ämnen som klor och syre så frigörs mycket energi. Denna energi är större än den energi som krävs för att lösgöra både två och tre elektroner från järn. Alltså kan dessa ämnen oxidera järn till järn(III)-joner.
Vätejoner däremot är inte lika starka oxidationsmedel. Det frigörs inte lika mycket energi när de tar upp elektroner och därför kostar det för mycket att slita loss den tredje elektronen från järn. Vätejoner kan alltså bara oxidera järn till järn(II)-joner.
Tack för hjälpen.
