Um elemento tem configuração eletrônica externa no estado fundamental \mathbf{4 s}^{\mathbf{1}} \mathbf{3 d}^{\mathbf{1 0}}. Pode-se afirmar que:
a) O elemento é um metal de transição
b) O elemento é um não metal
c) O elemento pertence ao grupo 10
d) O elemento é um metal típico ou representativo
e) O elemento pertence ao terceiro período

Passo 1

O enunciado dá a configuração eletrônica externa \mathbf{4s^{1}\\\ 3d^{10}}. Preciso avaliar quais alternativas são verdadeiras entre:
a) O elemento é um metal de transição
b) O elemento é um não metal
c) O elemento pertence ao grupo 10
d) O elemento é um metal típico ou representativo
e) O elemento pertence ao terceiro período
Vou usar essa configuração para tirar informações sobre qual elemento é, seu período, seu grupo e sua classificação (metal de transição / não metal / metal representativo).

Passo 2

Contagem de elétrons e identificação do elemento. Explicando devagar para ficar claro:
  • A configuração externa dada é \;4s^{1}\\\ 3d^{10}\;. Isso significa que, além da camada interna (o “núcleo eletrônico” fechado), há \;1 elétron no orbital 4s e \;10 elétrons no orbital 3d.
  • O número total de elétrons fora do núcleo é \;1+10=11. Escrevendo em TeX: \;1+10=11.
  • O gás nobre imediatamente anterior que fecha as camadas internas é o argônio, que tem \;18 elétrons. Em termos de configuração abreviada: [\text{Ar}] contém \;18 elétrons.
  • Portanto o número atômico Z do elemento é \;18+11=29. Em TeX: \;Z=18+11=29.
  • O elemento de número atômico \;29 é o cobre, cujo símbolo é \mathrm{Cu}, e cuja configuração completa no estado fundamental costuma ser escrita [\text{Ar}]\;4s^{1}\;3d^{10}.
Comentário sobre por que aparece 4s^{1}\;3d^{10} e não 4s^{2}\;3d^{9}: a ordem de energia e a estabilidade relativa dos orbitais 4s e 3d provoca exceções ao “preenchimento simples” previsto por Aufbau para alguns elementos (como Cu e Cr). Um arranjo com 3d^{10} cheio é energeticamente favorável, resultando em [\text{Ar}]\;4s^{1}\;3d^{10}.

Passo 3

Determinar o período. Regra prática: o período de um elemento na tabela periódica é igual ao maior número quântico principal n dos orbitais ocupados no estado fundamental. Aqui os orbitais ocupados são 3d (com n=3) e 4s (com n=4); o maior n é \;4. Logo o elemento pertence ao período \;4. Portanto a alternativa (e) “pertence ao terceiro período” é falsa.

Passo 4

Determinar o grupo (número da coluna). Para os elementos de bloco d (os metais de transição), uma forma simples de encontrar o número do grupo (na numeração IUPAC 1 18) é somar os elétrons da camada ns com os elétrons da subcamada (n-1)d. Aqui isso dá \;4s^{1}+3d^{10}=11. Em TeX: \;1+10=11. Assim o cobre está no grupo \;11, não no grupo \;10. Portanto a alternativa (c) é falsa.
Observação: em tabelas antigas às vezes usam numeração diferente (como IB, IIB, etc.), mas na numeração IUPAC moderna Cu é grupo \;11.

Passo 5

Classificação como metal de transição. Primeiro, definição didática e prática:
  • “Metais de transição” normalmente designam os elementos do bloco d (grupos 3 a 12) que apresentam elétrons d e frequentemente formam cátions com subcamadas d incompletas.
  • A IUPAC dá uma definição mais rígida: um elemento de transição é aquele cujo átomo neutro ou alguns dos seus cátions possuem uma subcamada d incompleta.
No nosso caso: o átomo neutro de cobre tem configuração [\text{Ar}]\;4s^{1}\;3d^{10} (subcamada 3d completa), mas o cobre forma cátions comuns como \mathrm{Cu^{2+}} cuja configuração efetiva é \;3d^{9} (incompleta). Como um de seus cátions tem d incompleto, o cobre é considerado um metal de transição segundo a definição usual. Conclusão: a alternativa (a) é verdadeira.
Explicando de forma intuitiva: apesar do átomo neutro ter 3d^{10} completo, o comportamento químico (oxidações, complexos, propriedades típicas de metais de transição) confirma a classificação como metal de transição.

Passo 6

Verificação das outras alternativas restantes:
  • (b) “O elemento é um não metal”: falso. O cobre é um metal de transição, com propriedades metálicas (condutividade elétrica, brilho metálico, maleabilidade).
  • (d) “O elemento é um metal típico ou representativo”: falso. “Metais representativos” (ou metais típicos) referem-se aos metais do bloco s e p (grupos 1,2,13 16), também chamados de metais do bloco principal. O cobre é do bloco d, portanto não é um metal representativo.
Assim (b) e (d) são falsas.

Passo 7

Resumo lógico final: a partir da configuração \;4s^{1}\;3d^{10} identifiquei o elemento como \mathrm{Cu} ( Z=29), que está no período \;4 e no grupo \;11, é um metal de transição (pois apresenta cátions com d incompleto) e não é um não metal nem um metal representativo. Portanto, entre as alternativas dadas, apenas a (a) é correta.
Força aí — essa pegadinha com a configuração do cobre é clássica, mas agora você já decorou o raciocínio pra prova!

Resposta

a)

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