Mostre e explique o comportamento anômalo da configuração eletrônica do Cobre .

Passo 1

Beleza, então a questão pede pra gente mostrar e explicar por que o cobre (Z=29) foge do que a regra de Aufbau “preditiva” diria sobre a configuração eletrônica. O conteúdo aqui é orbital atômico, ordem de energia dos subshells (Princípio de Aufbau, regra de Hund e energia de emparelhamento) e a gente vai precisar comparar energias: a de manter 4s² 3d⁹ versus a de passar um elétron de 4s para fechar o 3d.

Passo 2

Segundo a regra de Aufbau (que diz pra encher primeiro o menor n+l e, em caso de empate, o menor n), a gente montaria pro cobre:
– Até o Argônio: [Ar] (18 elétrons)
– Depois: 4s² (2 elétrons)
– E por fim: 3d⁹ (9 elétrons)
Logo, a configuração “esperada” é
.

Passo 3

Mas a configuração realmente observada experimentalmente é
.
Ou seja, em vez de ter o 4s cheio e o 3d com um “buraco”, o cobre prefere tirar um elétron do 4s e fechar totalmente o 3d.

Passo 4

Por que acontece essa “promoção”?
  1. Fechar completamente um subnível (3d¹⁰) traz um ganho extra de estabilidade energético, pois aumenta a energia de troca e reduz o repulsão entre elétrons.
  2. Ao mover um elétron de 4s para 3d, a gente gasta a energia de promoção, mas ganha mais energia de estabilização ao completar o 3d.
  3. A energia ganha ao fechar o 3d (e maximizar o número de pares com spins paralelos) compensa o gasto de tirar o elétron do 4s.
Resumindo: a configuração é energeticamente mais baixa (mais estável) que .

Resposta

O cobre apresenta configuração eletrônica anômala em vez de , porque o ganho de estabilidade ao fechar completamente o subnível 3d supera o custo de promoção do elétron do orbital 4s.

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