Escreva a configuração eletrônica completa para: \mathrm{Sr}, \mathrm{Cu}.

Passo 1

O enunciado pede: escrever a configuração eletrônica completa para \mathrm{Sr} e \mathrm{Cu}.
Informações dadas (implícitas e necessárias que estou usando): o número de elétrons de cada átomo é igual ao seu número atômico, portanto \mathrm{Sr} tem Z=38 elétrons e \mathrm{Cu} tem Z=29 elétrons. A tarefa é distribuir esses elétrons em orbitais até somar o número total de elétrons de cada átomo.

Passo 2

O que é um “subnível” e quantos elétrons ele comporta — fórmula e interpretação:
Um subnível é identificado pelo número quântico azimutal l, que toma valores l=0,1,2,3,\dots correspondendo aos subníveis s,p,d,f,\dots. A capacidade máxima de elétrons de um subnível é dada por
2(2l+1).
Explicando cada símbolo: l é o número quântico azimutal do subnível; o fator 2 fora vem do spin (cada orbital pode receber até 2 elétrons com spins opostos) e 2l+1 é o número de orbitais nesse subnível. Aplicando a fórmula obtemos as capacidades mais usadas:

s: 2 elétrons, porque l=0 \Rightarrow 2(2\cdot0+1)=2.
p: 6 elétrons, porque l=1 \Rightarrow 2(2\cdot1+1)=6.
d: 10 elétrons, porque l=2 \Rightarrow 2(2\cdot2+1)=10.
f: 14 elétrons, porque l=3 \Rightarrow 2(2\cdot3+1)=14.

Passo 3

Regras básicas para preencher orbitais (explicadas de forma prática):
  • Regra de construção (ordem de energia): preenchemos orbitais começando pelos de menor energia. A ordem prática (regra diagonal simplificada) que usaremos é
1s,\;2s,\;2p,\;3s,\;3p,\;4s,\;3d,\;4p,\;5s,\;4d,\;5p,\;6s,\;4f,\;5d,\;\dots
Significa que, por exemplo, o 4s costuma ser preenchido antes do 3d.
  • Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital aceita no máximo 2 elétrons com spins opostos.
  • Regra de Hund: em orbitais degenerados (por exemplo, os três orbitais 2p ou os cinco 3d), primeiro colocamos um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de emparelhar elétrons.
Observação importante sobre exceções: alguns elementos de transição (como \mathrm{Cr} e \mathrm{Cu}) apresentam configurações que desviam da ordem “padrão” por estabilidade extra ao ter um subnível d meio cheio ou totalmente cheio. Vou explicar isso quando resolver \mathrm{Cu}.

Passo 4

Montando a configuração completa de \mathrm{Sr} ( Z=38) passo a passo: vamos somar elétrons seguindo a ordem de preenchimento e respeitando as capacidades de cada subnível.
  1. Preenchemos \,1s com 2 elétrons: total acumulado 2. Escrevemos \,1s^2.
  2. \,2s^2: adiciona 2, total 4. Escrevemos \,2s^2.
  3. \,2p^6: adiciona 6, total 10. Escrevemos \,2p^6.
  4. \,3s^2: adiciona 2, total 12. Escrevemos \,3s^2.
  5. \,3p^6: adiciona 6, total 18. Escrevemos \,3p^6.
  6. \,4s^2: adiciona 2, total 20. Escrevemos \,4s^2.
  7. \,3d^{10}: agora preenchemos 3d com 10, total 30. Escrevemos \,3d^{10}. (Note que 3d vem depois de 4s na ordem de energia.)
  8. \,4p^6: adiciona 6, total 36. Escrevemos \,4p^6.
  9. Faltam 38-36=2 elétrons: entram em \,5s como \,5s^2, total 38. Escrevemos \,5s^2.
Agora juntando tudo na ordem de preenchimento temos a configuração completa de \mathrm{Sr}:
1s^2\;2s^2\;2p^6\;3s^2\;3p^6\;4s^2\;3d^{10}\;4p^6\;5s^2.
Dica prática para a prova: conte acumulando até chegar em Z. Para \mathrm{Sr} deu certinho em 5s^2.

Passo 5

Montando a configuração completa de \mathrm{Cu} ( Z=29) passo a passo e explicando a exceção:
Primeiro fazemos o preenchimento “padrão” seguindo a ordem:
  1. \,1s^2: total 2.
  2. \,2s^2: total 4.
  3. \,2p^6: total 10.
  4. \,3s^2: total 12.
  5. \,3p^6: total 18.
  6. \,4s^2: adiciona 2, total 20.
  7. Preencher 3d: ainda faltam 29-20=9 elétrons, então colocamos 3d^9 e o total chega a 29.
Se escrevêssemos só seguindo a ordem de preenchimento teríamos
1s^2\;2s^2\;2p^6\;3s^2\;3p^6\;4s^2\;3d^9.
Porém, a realidade experimental (energia mais baixa do estado fundamental) mostra que o cobre prefere a configuração em que um elétron do \,4s é promovido para completar o subnível 3d, resultando em \,4s^1\,3d^{10}. Por que isso acontece? Explicando de forma simples e sem jargão pesado:
  • Os orbitais 4s e 3d têm energias muito próximas.
  • Um elétron movendo-se de 4s para 3d pode aumentar a estabilidade porque um subnível d completamente cheio ( d^{10}) tem menor energia total devido a efeitos de emparelhamento e estabilização por troca entre elétrons.
  • O ganho de estabilidade ao completar 3d^{10} compensa a perda de energia ao tirar um elétron de 4s. Resultado: configuração final do estado fundamental do cobre é com 4s^1 3d^{10}.
Portanto, a configuração completa correta e comumente aceita para \mathrm{Cu} é
1s^2\;2s^2\;2p^6\;3s^2\;3p^6\;4s^1\;3d^{10}.

Passo 6

Resumo rápido de como fazer na hora da prova (passos curtos que você pode memorizar):
  • Verifique Z.
  • Use a ordem de preenchimento para somar elétrons até Z.
  • Lembre-se das capacidades: s=2,p=6,d=10,f=14.
  • Tenha em mente as exceções mais comuns (principalmente \mathrm{Cr} e \mathrm{Cu}): elas resultam em d semi-cheio ou cheio por estabilidade energética.
    Você tá indo bem — conte devagar na hora e cheque o total no final!

Resposta

\mathrm{Sr}:\;1s^2\;2s^2\;2p^6\;3s^2\;3p^6\;4s^2\;3d^{10}\;4p^6\;5s^2
\mathrm{Cu}:\;1s^2\;2s^2\;2p^6\;3s^2\;3p^6\;4s^1\;3d^{10}

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