Hat Mangan im Braunstein die selbe Elektronenkonfiguration wie Scandium?

Hallo, mir geht es diesmal um die Elektronenkonfiguration in Edelgasschreibweise von Mangan in Braunstein. Mangan (25 Elektronen) gibt in Braunstein 4 Elektronen (schließlich hat es noch 21 Elektronen) ab, und hat somit die selbe Anzahl von Elektronen wie Scandium (ebenfalls 21 Elektronen, also Sc [Ar] 4s^2 3d^1 und Mn [Ar] 4s^2 3d^1? Danke schon im Voraus für die Antworten.

MfG tommygilbert

Answer 1

[indiachinacook]

Die beiden Teilchen haben zwar dieselbe Anzahl an Elektronen, aber nicht dieselbe Elektronenkonfiguration.

Scandium hat, wie Du richtig geschrieben hast, eine […]4s²3d¹-Kon­figura­tion. Die 4s-Schale wird gemäß Aufbau­prinzip vor der 3d-Schale gefüllt. Das findet man so bei den meisten Über­gangs­metallen, abgesehen von ein paar Ir­regu­lari­täten in der Mitte oder am Ende der Über­gangs­reihe, zum Beispiel Chrom […]4s¹3d⁵ statt wie erwartet […]4s²3d⁴

Bei Kationen ist das aber anders, da wird die 3d-Schale vor dem 4s gefüllt. Mn⁴⁺ (das Ion gibt es garantiert irgendwo im Plasma) hat also […]3d⁴, genau­so wie Cr³⁺ oder V²⁺.

Das hängt damit zusammen, daß die ganzen Kom­plexi­täten des Aufbau­prinzips der Elektronen-Elektronen-Abstoßung geschuldet sind, aber in Kat­ionen spielt die keine so große Rolle; es sind ja weniger Elektronen da, und die Überschuß­ladung des Kerns dominiert. Daher verhalten sich Ionen einfacher als Atome, fast so simpel wie Wasserstoff (im H-Atom sind 3s, 3p und 3d entartet, die Energie hängt ja nur von der Hauptquantenzahl ab).

Braunstein ist aber ein Festkörper mit sehr starker Wechsel­wirkung zwischen den einzelnen Atomen. Elektronen­kofigura­tionen beziehen sich auf freie oder zu­mindest nicht allzu stark gestörte Atome (oder Atom­ionen). Daher ist ihre An­wendung für einen solchen Fest­körper eine eher schwindlige Näherung.

Woher ich das weiß: Studium / Ausbildung – Chemiestudium mit Diss über Quanten­chemie und Thermodynamik

Answer 2

[ThomasJNewton]

Schon Mangan(II) ist deswegen so beliebt, weil es alle 3d-Orbitale halb besetzt hat. Also nix mit 4s.
Und Crom(III) und Mangan(IV) deswegen, weil es innerhalb der 3d-Orbitale noch 2 Untergruppen gibt. 3 beliebtere jedenfalls.

Wie schon gesagt, Ionenladung und Kernladung kehren die Regel irgendwann um. Bei einem Zink-Ion fragst du dich nicht mehr, warum es keine ungepaarten Elektronen hat. Also 3d⁸ 4s². Das könnte man sogar bis zum Selen oder Brom weiterspinnen, und ...
Sich das alles zu merken ist jedenfalls wesentlich weniger Aufwand, als es zu verstehen.