Quantos elétrons desemparelhados possui o átomo de cobre?

Passo 1

O enunciado pergunta quantos elétrons desemparelhados tem o átomo de cobre. Informação importante que vamos usar: o número atômico do cobre é Z=29 (ou seja, o átomo neutro de cobre tem 29 elétrons).

Passo 2

Relembrando regras básicas (curta e direta, tipo checklist para a prova):
  • Princípio de Aufbau: encher orbitais de menor energia para maior energia, na ordem conhecida (por exemplo 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, …).
  • Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital comporta no máximo 2 elétrons, com spins opostos (ou seja, um par).
  • Regra de Hund: em orbitais degenerados (mesma subcamada, por ex. os cinco orbitais 3d), colocar primeiro um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de começar a emparelhar.
  • Atenção às exceções: alguns elementos de transição (como o cobre) têm configuração eletrônica experimental diferente da previsão “padrão” por razões de estabilidade de subníveis (subnível completamente cheio ou meio-cheio costuma ser energeticamente favorável).

Passo 3

Preencher os elétrons até o gás nobre anterior ( \mathrm{Ar}):
\left[\mathrm{Ar}\right] = 1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{6},
isso corresponde a 18 elétrons. Como o cobre tem 29 elétrons, faltam 29-18=11 elétrons para completar a configuração.

Passo 4

Seguindo a ordem de energia, preencheríamos inicialmente 4s e 3d. A distribuição “ingênua” seria
\ldots 4s^{2}\;3d^{9}.
Porém o cobre é um caso conhecido de exceção: é energeticamente mais favorável promover um elétron de 4s para 3d, obtendo a configuração observada experimentalmente
\left[\mathrm{Ar}\right]\,3d^{10}\,4s^{1}.
Explicação curta e intuitiva: preencher completamente a subcamada 3d (passando de 3d^{9} para 3d^{10}) dá uma estabilidade extra que compensa a movimentação do elétron do 4s, resultando em 4s^{1}3d^{10}.

Passo 5

Agora analisar emparelhamento por subnível:
  • Para 3d^{10}: a subcamada d tem 5 orbitais; com 10 elétrons cada orbital fica com 2 elétrons — portanto, todos os elétrons em 3d^{10} estão emparelhados. Isso significa 0 elétrons desemparelhados na subcamada 3d.
  • Para 4s^{1}: há um único elétron no orbital 4s. Um orbital com 1 elétron tem esse elétron necessariamente desemparelhado (não há segundo elétron com spin oposto naquele orbital).

Passo 6

Resumo do que encontramos por subnível (sem somar ainda):
  • 3d^{10}: 0 elétrons desemparelhados.
  • 4s^{1}: 1 elétron desemparelhado.

Resposta

\,1 elétron desemparelhado.

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