L'atome de Fer

Durée : 10 mn

Note maximale : 3

Question

Etablir la configuration électronique de l'atome de fer (Z = 26).

Calculer les charges effectives pour les électrons peuplant les orbitales 3d et 4s.

Tableau des constantes d'écran sauf écran 1s/1s (0,31)

Solution

Tableau des constantes d'écran sauf écran 1s/1s (0,31)

Le fer appartient à la première série des éléments de transition.

Le gaz rare précédent est l'argon (Ar : Z = 18).

Il possède donc 26 - 18 = 8 électrons de valence à répartir sur les sous-couches 3d et 4s suivant la règle de Klechkovski.

Sa configuration est alors\((\textrm{Ar})~3\textrm{d}^{6}~4\textrm{s}^{2}\)

L'écran pour une orbitale 4s est

\(\sigma = 10~\times~1 + 8~\times~\mathrm{0,85} +6~\times~1+ 1~\times~\mathrm{0,35} = \mathrm{23,15}\)

La charge effective est

\(Z^{*} = 26 - \mathrm{23,15} = \mathrm{2,85}\)

L'écran pour une orbitale 3d est

\(\sigma = 2~\times~1 + 8~\times~\mathrm{0,85} + 5~\times~\mathrm{0,35}+8~\times~1 = \mathrm{18,55}\)

La charge effective est

\(Z^{*} = 26 - \mathrm{18,55} = \mathrm{7,45}\)

Les orbitales 3d sont beaucoup moins écrantées que l'orbitale 4s. Les électrons 4s sont donc moins liés à l'atome que les électrons 3d.