Configuração eletrônica de cobre: ​​tudo o que você precisa saber

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O cobre, um metal de transição com o símbolo Cu e número atômico 29, é um elemento do bloco d na tabela periódica. Vamos discutir a configuração eletrônica do Cu.

A configuração eletrônica do cobre é: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10. Cu tem uma configuração 3D totalmente preenchida em seu estado fundamental e, portanto, possui propriedades físicas e químicas únicas. Tem uma estrutura típica da FCC e é um metal de cunhagem marrom avermelhado com excelente calor e condutividade elétrica. 

O cobre é encontrado abundantemente em uma variedade de minerais. Vamos nos concentrar na configuração eletrônica única do estado fundamental do Cu, juntamente com o diagrama orbital e a notação eletrônica.

Como escrever a configuração eletrônica de cobre

O cobre é o elemento do quarto período do grupo 11 e tem 29 elétrons. 

  • O primeiro passo é indicar o nível de energia dos elétrons e o número de elétrons presentes em cada orbital (s, p, d, f). Cu tem 4 níveis eletrônicos e 3 orbitais baseados no aumento da energia das camadas de acordo com Princípio de construção.
  • A configuração eletrônica do cobre é escrita como - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 
  • Existem 9 elétrons no subnível 3d. Portanto, um dos elétrons 4s se move para o subnível 3d para ganhar estabilidade. Configuração eletrônica do cobre seguindo a Regra de Hund e os votos de Princípio de exclusão de Pauli é - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 
  • Vemos que um elétron do orbital 4s se move para o orbital 3d (como o subnível d totalmente preenchido é mais estável), mesmo que esteja em um nível de energia mais alto. Essa exceção ao princípio de Aufbau é conhecida como 'exceção de Aufbau' ou 'anomalia de Aufbau'.
  • A configuração eletrônica final de Cu seguindo todas as três regras é - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 

Diagrama de configuração de elétrons de cobre

O diagrama de configuração eletrônica para o Cu organizado de acordo com os níveis ascendentes de energia de acordo com o princípio de Aufbau, com as setas indicando os elétrons é o seguinte:

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Diagrama de configuração eletrônica de Cu

Notação de configuração de elétrons de cobre

A notação da configuração eletrônica do cobre é [Ar] 4s1 3d10. Na notação, [Ar] representa a configuração eletrônica do argônio, que é a anterior gás nobre. Assim, a notação indica que os 18 elétrons do Ar estão presentes na configuração do cobre, e apenas os 11 elétrons restantes são adicionados.

Configuração eletrônica não abreviada de cobre

A configuração eletrônica não abreviada do cobre é escrita como 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1. Assim, em Cu, os elétrons por camada são 2, 8, 18, 1. A subcamada 4s em Cu é apenas parcialmente preenchida, enquanto a subcamada 3d é completamente preenchida. Esta é uma exceção à ordem normal de preenchimento de elétrons.

Configuração eletrônica de cobre do estado fundamental

  • A configuração eletrônica do cobre no estado fundamental é escrita como 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1  
  • O cobre é um elemento do bloco d. O fato de a energia do subnível 3d em Cu ser ligeiramente menor que a do subnível 4s faz com que os elétrons preencham primeiro o subnível 3d. Além disso, o orbital 3d totalmente preenchido é mais estável.
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Configuração eletrônica do estado fundamental do cobre

Estado excitado da configuração eletrônica de cobre

A configuração eletrônica do estado excitado mais comum do cobre é [Ar] 3d9 4s2. Esse estado excitado ocorre quando um elétron de 3d é promovido para 4s, mantendo o número total de elétrons no átomo de Cu igual.

Diagrama orbital do cobre no estado fundamental

O diagrama orbital do cobre no estado fundamental é a distribuição de 29 elétrons nos vários orbitais atômicos do átomo de Cu.

  • A camada K contém 2 elétrons (1s2)
  • A camada L contém 8 elétrons (2s22p6)
  • A camada M contém 18 elétrons (3s23p63d10)
  • N-shell contém 1 elétron (4s1)
  • O diagrama orbital do cobre será -
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Diagrama orbital do cobre no estado fundamental

Configuração de elétrons de íon de cobre 1

  • A configuração eletrônica do íon cobre 1 é [Ar] 3d10. 
  • A 3d10 configuração dá o íon cuproso (Cu1+) uma configuração eletrônica estável e, portanto, +1 é o estado de maior oxidação do Cu em reações químicas.

Exceção de configuração de elétrons de cobre

O cobre mostra uma exceção à configuração eletrônica esperada com base na ordem de preenchimento dos orbitais atômicos. 

  • Os orbitais 3d e 4s no cobre têm energias muito semelhantes e, portanto, devido a repulsões intereletrônicas, o subnível 3d é primeiro preenchido antes do subnível 4s.
  • Em seu estado fundamental, a configuração eletrônica do Cu é [Ar] 4s1 3d10, em vez do esperado [Ar] 4s2 3d9 configuração baseada no princípio Aufbau.
  • Em vez disso, o orbital 4s é apenas parcialmente preenchido e um de seus elétrons é promovido ao subnível 3d para preenchê-lo totalmente, levando a uma configuração mais estável.
  • Essa exceção ao princípio de Aufbau é conhecida como 'inversão do princípio de Aufbau'.

Conclusão

O cobre é um metal excepcional devido à sua configuração distinta. A segunda energia de ionização do cobre é muito maior do que a primeira, pois a remoção de um segundo elétron requer a quebra no subnível 3d completamente preenchido. É usado principalmente em fiação elétrica e trocadores de calor.

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