前一段時(shí)間港华，有朋友幫孩子問了幾個(gè)關(guān)于不同元素對(duì)應(yīng)離子價(jià)態(tài)的問題浅碾，最近，又有朋友問了類似的問題穴翩。想到逗逗也準(zhǔn)備開始學(xué)化學(xué)了邀窃，估計(jì)也會(huì)問出類似的問題荸哟，搞不好還會(huì)有其他朋友問類似的問題，所以干脆把前段時(shí)間朋友提出的問題和回答整理出來瞬捕，再增加一些衍生的理論問題及解答鞍历，供大家參考。

第一部分：

原始問題：

1肪虎、氧元素有8個(gè)電子劣砍，外層是6個(gè)，為啥才2價(jià)扇救？

2刑枝、鐵是3價(jià)，為啥2價(jià)是亞鐵迅腔？和外層電子有關(guān)系哇装畅？為什么四氧化三鐵就是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)？

3沧烈、錳掠兄、二氧化錳、高錳酸鉀的錳的價(jià)分別是什么锌雀？

解答：要解答和理解這些問題蚂夕，首先要先知道核外電子排布規(guī)律，即三個(gè)原理：Pauli不相容原理汤锨、能量最低原理和洪特規(guī)則双抽。

一、原子核外電子排布規(guī)律

1闲礼、 Pauli不相容原理：每個(gè)軌道最多只能容納兩個(gè)電子牍汹，且自旋相反配對(duì)。

2柬泽、? 能量最低原理：電子盡可能占據(jù)能量最低的軌道慎菲。

3、? 洪特規(guī)則：當(dāng)電子排布在同一能級(jí)（能量相同）的不同軌道時(shí)锨并，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道露该，而且自旋方向相同。

此外第煮，等價(jià)軌道在全充滿解幼、半充滿或全空的狀態(tài)是比較穩(wěn)定的抑党。

知道了這三個(gè)原理，再了解一下軌道能級(jí)撵摆。

二底靠、軌道能級(jí)

電子排布是表示原子核外電子排布的圖式之一。分別用1特铝、2暑中、3、4鲫剿、5鳄逾、6、7等數(shù)字表示K灵莲、L雕凹、M、N政冻、O请琳、P、Q赠幕、R等電子層，用s询筏、p榕堰、d、f等符號(hào)分別表示各電子亞層嫌套，并在這些符號(hào)右上角用數(shù)字表示各亞層上電子的數(shù)目逆屡。而s、p踱讨、d魏蔗、f這四種電子亞層，分別對(duì)應(yīng)四種軌道能級(jí)痹筛。

圖1? 軌道能級(jí)分類及其核外電子排布

然后再分別看一下氧（O）莺治、鐵（Fe）和錳（Mn）的核外電子排布≈愠恚看了核外電子排布谣旁，結(jié)合上面提到的原子核外電子排布規(guī)律，就知道對(duì)應(yīng)離子的價(jià)態(tài)以及為什么哪種離子更穩(wěn)定了滋早。在原子基礎(chǔ)上榄审，得電子的呈負(fù)價(jià)（-），得幾個(gè)電子就是負(fù)幾價(jià)杆麸；失去電子的呈正價(jià)（+）搁进，失去幾個(gè)電子就是正幾價(jià)浪感。

三、氧原子及其離子的核外電子排布

氧原子的價(jià)電子在最外層的2p軌道上饼问。2p軌道得到2個(gè)電子影兽，2p軌道處于全充滿狀態(tài)，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)匆瓜，氧離子為-2價(jià)赢笨。

圖2? 氧原子及其離子的核外電子排布

四、鐵原子及其離子的核外電子排布

鐵原子的價(jià)電子在3d軌道和4s軌道上驮吱。最外層的4s軌道失去2個(gè)電子茧妒，4s軌道處于全空狀態(tài)，達(dá)到較穩(wěn)定狀態(tài)左冬，此時(shí)鐵離子為+2價(jià)桐筏。在此基礎(chǔ)上，3d軌道再失去一個(gè)電子拇砰，不但4s軌道處于全空狀態(tài)梅忌，3d軌道也處于半充滿狀態(tài)，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)除破，此時(shí)鐵離子為+3價(jià)牧氮，而+3價(jià)較之+2價(jià)更為穩(wěn)定。四氧化三鐵（Fe3O4瑰枫，即FeO·Fe2O3）對(duì)應(yīng)的鐵離子有+2價(jià)也有+3價(jià)踱葛。

圖3? 鐵原子及其離子的核外電子排布

五、錳原子及其離子的核外電子排布

錳（Mn）光坝、二氧化錳（MnO2）尸诽、高錳酸鉀（KMnO4）的錳的價(jià)態(tài)，可以從電中性去計(jì)算：錳單質(zhì)就是零價(jià)盯另；二氧化錳中有兩個(gè)氧原子性含，一個(gè)氧原子是-2價(jià)，兩個(gè)就是-2*2=-4鸳惯，所以錳就是+4價(jià)商蕴；而高錳酸鉀里有四個(gè)氧，就是-2*4=-8悲敷，一個(gè)鉀原子是+1價(jià)究恤，所以錳就是+7價(jià)。我們也可以從錳的核外電子排布來看錳的不同價(jià)態(tài)穩(wěn)定性后德。錳原子的價(jià)電子也在3d軌道和4s軌道上部宿。最外層的4s軌道失去2個(gè)電子，4s軌道處于全空狀態(tài)，而3d軌道本來就處在半充滿狀態(tài)理张，達(dá)到較穩(wěn)定狀態(tài)赫蛇，此時(shí)錳離子為+2價(jià)。在此基礎(chǔ)上雾叭，錳的3d軌道再依次失去1悟耘、2、3织狐、4暂幼、5個(gè)電子，對(duì)應(yīng)的錳分別為+3移迫、+4旺嬉、+5、+6厨埋、+7價(jià)邪媳。但3d軌道上電子的填充狀態(tài)不一樣，對(duì)應(yīng)的離子穩(wěn)定性不一樣荡陷。

圖4 錳原子及其離子的核外電子排布

當(dāng)4s軌道的兩個(gè)電子和3d軌道的5個(gè)電子全部失去時(shí)雨效，4s軌道和3d軌道均處于全空狀態(tài)，+7價(jià)的Mn7+處于穩(wěn)定的狀態(tài)废赞，而高錳酸鉀（KMnO4）中的Mn就是+7價(jià)徽龟。不過，Mn3+/Mn(III)和Mn5+/Mn(V)不穩(wěn)定唉地，容易發(fā)生歧化反應(yīng)顿肺。

第二部分：

那么衍生的問題就來了：

1、為什么Mn3+/Mn(III)和Mn5+/Mn(V)不穩(wěn)定容易發(fā)生歧化反應(yīng)渣蜗？

2、3d軌道電子的失去先后順序是什么旷祸，是否跟它的電子云分布有關(guān)耕拷？

（未完待續(xù)）