เฉลยทดสอบย่อยครั้งที่ 1-ข้อ2

2. น้ำดื่มแคแสดของโรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย เชียงราย ผลิตจากน้ำบาดาลที่ขุดเจาะโดยกรมทรัพยากรธรณี จังหวัดเชียงรายเมื่อหลายปีก่อน ซึ่งมีความลึก 80 เมตรใต้ผิวดิน ระบบการทำให้น้ำสะอาดของโรงผลิตน้ำดื่มแคแสดใช้กระบวนการทางเคมีร่วมด้วย เนื่องจากในน้ำบาดาลมักจะมีเหล็กละลายอยู่ในรูปเฟอร์รัสไอออน (Ferrous ion; Fe²⁺) จึงต้องกำจัดโดยให้ Fe²⁺ ทำปฏิกิริยากับแก๊สออกซิเจนในอากาศเพื่อเปลี่ยนเป็น Fe₂O₃ ซึ่งไม่ละลายน้ำและสามารถกรองออกได้

จงเขียนการจัดเรียงอิเล็กตรอนแบบย่อและแบบเต็มของ Fe²⁺ และ Fe³⁺ และไอออนชนิดใดมีรัศมีไอออนใหญ่กว่า จงอธิบาย

ตอบ การจัดเรียงอิเล็กตรอนแบบเต็ม Fe ²⁺ 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁴

Fe ³⁺ 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d³

การจัดเรียงอิเล็กตรอนแบบย่อ Fe ²⁺ [Ar] 3d⁴ 4s²

Fe ³⁺ [Ar] 3d³ 4s²

Fe²⁺ มีรัศมีอะตอมใหญ่กว่า ไอออนทั้ง 2 ชนิดมีโปรตอนเท่ากันแต่ Fe²⁺ มี จำนวน e มากกว่า

แนวคิด

¨ ไอออนบวก เกิดจากอะตอม เสียอิเล็กตรอน (จำนวน e ที่จ่ายออกไป = จำนวนประจุ(บวก) )

ดังนั้น ₂₆Fe เมื่อเป็นไอออนบวก Fe²⁺ มี 24 e และ Fe ³⁺ มี 23 e

หมายเหตุ Fe³⁺ มีการจัดเรียงอิเล็กตรอน Fe³⁺ [Ar] 3d³ 4s² ซึ่งเป็นแบบบรรจุครึ่ง

จึงเสถียรกว่า Fe²⁺ ซึ่งมีการจัดเรียงอิเล็กตรอน Fe ²⁺ [Ar] 3d⁴ 4s²