Il rame, un metallo di transizione con il simbolo Cu e il numero atomico 29, è un elemento del blocco d nella tavola periodica. Discutiamo la configurazione elettronica di Cu.
La configurazione elettronica del rame è: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10. Cu ha un'unica configurazione 3D completamente riempita nel suo stato fondamentale e quindi ha proprietà fisiche e chimiche uniche. Ha una tipica struttura fcc ed è un metallo di conio bruno-rossastro con un'eccellente conducibilità termica ed elettrica.
Il rame si trova abbondantemente in una varietà di minerali. Concentriamoci sulla configurazione elettronica unica dello stato fondamentale di Cu insieme al diagramma orbitale e alla notazione elettronica.
Come scrivere la configurazione dell'elettrone di rame
Il rame è l'elemento del quarto periodo del gruppo 11 e ha 29 elettroni.
- Il passaggio principale consiste nell'indicare il livello di energia degli elettroni e il numero di elettroni presenti in ciascun orbitale (s, p, d, f). Cu ha 4 livelli elettronici e 3 orbitali basati sull'aumento dell'energia dei gusci secondo Principio di costruzione.
- La configurazione elettronica del rame è scritta come - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9
- Ci sono 9 elettroni nella subshell 3d. Pertanto, uno degli elettroni 4s si sposta nella subshell 3d per ottenere stabilità. Configurazione elettronica del rame seguendo la La regola di Hund e la Principio di esclusione di Pauli è – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10
- Vediamo che un elettrone dall'orbitale 4s si sposta all'orbitale 3d (poiché la subshell d completamente riempita è più stabile), anche se si trova a un livello di energia più elevato. Questa eccezione al principio Aufbau è nota come "eccezione Aufbau" o "anomalia Aufbau".
- La configurazione elettronica finale di Cu che segue tutte e tre le regole è: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10
Diagramma di configurazione dell'elettrone di rame
Il diagramma di configurazione degli elettroni per Cu disposto secondo livelli di energia ascendenti secondo il principio Aufbau, con le frecce che indicano gli elettroni è il seguente:
Notazione della configurazione elettronica del rame
La notazione della configurazione elettronica del rame è [Ar] 4s1 3d10. Nella notazione, [Ar] rappresenta la configurazione elettronica dell'argon, che è la precedente gas nobile. Pertanto, la notazione indica che i 18 elettroni di Ar sono presenti nella configurazione del rame e vengono aggiunti solo i restanti 11 elettroni.
Configurazione elettronica non abbreviata in rame
La configurazione elettronica non abbreviata del rame è scritta come 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1. Pertanto, in Cu, gli elettroni per guscio sono 2, 8, 18, 1. Il subshell 4s in Cu è riempito solo parzialmente, mentre il subshell 3d è completamente riempito. Questa è un'eccezione al normale ordine di riempimento degli elettroni.
Configurazione dell'elettrone di rame allo stato fondamentale
- La configurazione elettronica del rame allo stato fondamentale è scritta come 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1
- Il rame è un elemento D-block. Il fatto che l'energia della subshell 3d in Cu sia leggermente inferiore a quella della subshell 4s, fa sì che gli elettroni riempiano prima la subshell 3d. Inoltre, l'orbitale 3d completamente riempito è più stabile.
Stato eccitato della configurazione dell'elettrone di rame
La configurazione elettronica dello stato eccitato più comune del rame è [Ar] 3d9 4s2. Questo stato eccitato si verifica quando un elettrone di 3d viene promosso a 4s, mantenendo lo stesso numero totale di elettroni nell'atomo di Cu.
Diagramma orbitale del rame dello stato fondamentale
Il diagramma orbitale del rame allo stato fondamentale è la distribuzione di 29 elettroni nei vari orbitali atomici dell'atomo di rame.
- K-shell contiene 2 elettroni (1s2)
- L-shell contiene 8 elettroni (2s22p6)
- M-shell contiene 18 elettroni (3s23p63d10)
- N-shell contiene 1 elettrone (4s1)
- Il diagramma orbitale del rame sarà -
Configurazione dell'elettrone di rame 1 ione
- La configurazione elettronica dello ione rame 1 è [Ar] 3d10.
- I 3d10 configurazione dà lo ione rameoso (Cu1+) una configurazione elettronica stabile e quindi +1 è lo stato di maggior ossidazione del Cu nelle reazioni chimiche.
Eccezione di configurazione dell'elettrone di rame
Il rame mostra un'eccezione alla configurazione elettronica prevista basata sull'ordine di riempimento degli orbitali atomici.
- Gli orbitali 3d e 4s nel rame hanno energie molto simili e quindi, a causa delle repulsioni interelettroniche, la subshell 3d viene prima riempita prima della subshell 4s.
- Nel suo stato fondamentale, la configurazione elettronica di Cu è [Ar] 4s1 3d10, piuttosto che l'atteso [Ar] 4s2 3d9 configurazione basata sul principio Aufbau.
- L'orbitale 4s è invece riempito solo parzialmente e uno dei suoi elettroni viene promosso alla subshell 3d per riempirlo completamente, portando a una configurazione più stabile.
- Questa eccezione al principio Aufbau è nota come "inversione del principio Aufbau".
Conclusione
Il rame è un metallo eccezionale per la sua particolare configurazione. La seconda energia di ionizzazione del rame è molto più alta della prima, poiché la rimozione di un secondo elettrone richiede la rottura del subshell 3d completamente riempito. Viene utilizzato principalmente nei cablaggi elettrici e negli scambiatori di calore.
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