Konfigurace měděných elektronů: Vše, co potřebujete vědět

by

Měď, přechodný kov se symbolem Cu a atomovým číslem 29, je prvkem d-bloku v periodické tabulce. Pojďme diskutovat o elektronické konfiguraci Cu.

Elektronová konfigurace mědi je: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10. Cu má ve svém základním stavu jedinečnou plně vyplněnou 3D konfiguraci, a tak má jedinečné fyzikální a chemické vlastnosti. Má typickou fcc strukturu a je to červenohnědý mincovní kov s vynikající tepelnou a elektrickou vodivostí. 

Měď se vyskytuje hojně v různých minerálech. Zaměřme se na unikátní základní elektronickou konfiguraci Cu spolu s orbitálním diagramem a elektronickým zápisem.

Jak zapsat konfiguraci měděných elektronů

Měď je prvek čtvrté periody skupiny 11 a má 29 elektronů. 

  • Primárním krokem je indikovat energetickou hladinu elektronů a počet elektronů přítomných v každém orbitalu (s, p, d, f). Cu má 4 elektronické úrovně a 3 orbitaly na základě zvyšující se energie skořápek dle Aufbauův princip.
  • Elektronická konfigurace mědi se zapisuje jako – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 
  • Ve 9D podslupce je 3 elektronů. Proto se jeden ze 4s elektronů přesune do 3D podslupky, aby získal stabilitu. Elektronická konfigurace mědi po Hundovo pravidlo a Pauliho vylučovací princip je – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 
  • Vidíme, že elektron ze 4s orbitalu se přesune do 3d orbitalu (protože plně vyplněná podslupka d je stabilnější), i když je na vyšší energetické úrovni. Tato výjimka z Aufbauova principu je známá jako „Aufbauova výjimka“ nebo „Aufbauova anomálie“.
  • Konečná elektronová konfigurace Cu podle všech tří pravidel je – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 

Schéma konfigurace měděných elektronů

Schéma elektronové konfigurace pro Cu uspořádané podle vzestupných energetických hladin podle Aufbauova principu se šipkami označujícími elektrony je následující –

image1 1
Schéma konfigurace elektronů Cu

Zápis konfigurace měděných elektronů

Elektronová konfigurace mědi je [Ar] 4s1 3d10. V zápisu [Ar] představuje elektronovou konfiguraci argonu, která je předchozí ušlechtilý plyn. Zápis tedy ukazuje, že 18 elektronů Ar je přítomno v konfiguraci mědi a pouze zbývajících 11 elektronů je přidáno.

Měděná nezkrácená elektronová konfigurace

Nezkrácená elektronová konfigurace mědi se zapisuje jako 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1. V Cu je tedy elektronů na obal 2, 8, 18, 1. Podslupka 4s v Cu je vyplněna pouze částečně, zatímco podslupka 3d je zcela vyplněna. Toto je výjimka z normálního řádu elektronové výplně.

Konfigurace měděných elektronů v základním stavu

  • Základní stav měděné elektronové konfigurace je zapsán jako 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1  
  • Měď je prvek d-bloku. Skutečnost, že energie 3d podslupky v Cu je o něco nižší než energie podslupky 4s, způsobí, že elektrony nejprve zaplní 3d podslupku. Navíc plně vyplněný 3D orbital je stabilnější.
image2 1
Elektronická konfigurace základního stavu mědi

Vzrušený stav konfigurace měděných elektronů

Nejběžnější elektronová konfigurace excitovaného stavu mědi je [Ar] 3d9 4s2. Tento excitovaný stav nastane, když se jeden elektron z 3d povýší na 4s, přičemž celkový počet elektronů v atomu Cu zůstane stejný.

Měděný orbitální diagram základního stavu

Měděný orbitální diagram základního stavu je rozložení 29 elektronů v různých atomových orbitalech atomu Cu.

  • K-shell obsahuje 2 elektrony (1s2)
  • L-shell obsahuje 8 elektronů (2s22p6)
  • M-shell obsahuje 18 elektronů (3s23p63d10)
  • N-shell obsahuje 1 elektron (4s1)
  • Orbitální diagram mědi bude –
image3 1
Základní stav mědi orbitální diagram

Elektronová konfigurace mědi 1

  • Elektronická konfigurace iontu mědi 1 je [Ar] 3d10. 
  • Projekt 3d10 konfigurace dává měďný ion (Cu1+) stabilní elektronová konfigurace a tedy +1 je nejvíce oxidační stav Cu při chemických reakcích.

Výjimka konfigurace měděných elektronů

Měď vykazuje výjimku z očekávané elektronové konfigurace založené na pořadí zaplnění atomových orbitalů. 

  • Orbitaly 3d a 4s v mědi mají velmi podobné energie, a tak kvůli mezielektronickému odpuzování je 3d podslupka nejprve naplněna před podslupkou 4s.
  • V základním stavu je elektronová konfigurace Cu [Ar] 4s1 3d10, spíše než očekávané [Ar] 4s2 3d9 konfigurace založená na principu Aufbau.
  • Orbital 4s je místo toho zaplněn pouze částečně a jeden z jeho elektronů je povýšen na 3d podslupku, aby ji zcela zaplnil, což vede ke stabilnější konfiguraci.
  • Tato výjimka z Aufbauova principu je známá jako „inverze Aufbauova principu“.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Měď je výjimečný kov díky své výrazné konfiguraci. Druhá ionizační energie mědi je mnohem vyšší než první, protože odstranění druhého elektronu vyžaduje rozbití do zcela naplněné 3D podslupky. Používá se především v elektroinstalaci a výměnících tepla.

Také čtení: