구리가 +2가 양이온인 이유

구리가 +2가 양이온인 이유

Cu^2+ 양이온으로 가장 많이 존재하는 이유

 

 

 

Cu는 전이금속이기 때문에, 화합물에서

+1, +2, +3 등의 다양한 산화수를 가질 수 있다.

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7346 )

 

 

 

자연상태에서 Cu^2+ 이온으로 가장 많이 존재하는 이유는

Cu의 바닥상태 전자배치에서 찾을 수 있다.

 

 

 

(n+l) 규칙에 따라 Cu의 전자를 배치하면,

[Ar] 4s^2 3d^9

이렇게 배치가 되어야 하는데,

 

분광학 실험을 통해 밝혀진

Cu의 실제 전자배치는

[Ar] 4s^1 3d^10

과 같다.

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2844 )

 

 

 

원자가 전자를 잃고 이온이 될 때는

주양자수가 가장 큰 오비탈의 전자부터 이온화되므로,

 

① 실제 전자배치에서 이온화되면,

[Ar] 4s^1 3d^10 ---> [Ar] 3d^10

---> +1가 양이온이 가능한 이유

 

 

② (n+l) 규칙에 따른 전자배치에서 이온화되면,

[Ar] 4s^2 3d^9 ---> [Ar] 3d^9

---> +2가 양이온이 가능한 이유

---> Mg, Ca 등 2족 원소처럼,

최외각 전자 2개를 잃어버린다.

 

 

③ Cu는 전이금속이기 때문에, 드물지만,

[Ar] 3d^9 → [Ar] 3d^8

---> +3가 양이온이 가능한 이유

 

 

300x250

 

 

Cu^2+ 이온상태로 가장 많이 존재한다는 것은

실험 관찰 결과이고, 이 결과를 놓고서,

Cu가 전자를 잃고 이온이 될 때는

(n+l) 규칙에 따른 전자배치의 영향을 받는다고

해석할 수 있다.

 

 

 

 

 

※ Copper(IV) oxide (CuO2)

( 참고 https://en.wikipedia.org/wiki/Copper_oxide )

 

 

 

 

구리에서 Cu^2+ 이온이 안정한 이유는

① 3d 오비탈의 전자배치와 관련 있다.

> Cu^2+의 전자배치: [Ar] 3d^9

---> 3d 오비탈에 9개의 전자가 존재.

이 전자배치는 전이 금속들에서 비교적 안정한 상태로 간주된다.

왜냐하면 3d 오비탈에 전자가 많아

배위 결합을 통해 다양한 화합물을 형성할 수 있기 때문이다.

 

② 구리의 원자가 전자는 4s^1 3d^10 인데,

모든 원자가 전자의 에너지 준위는 거의 동등하기 때문에,

전자 1개를 추가로 잃는 것이

( 즉, Cu^+ 이온에서 Cu^2+ 이온이 될 때 )

상대적으로 큰 에너지 손실 없이 가능하기 때문이다.

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2959 )

 

 

 

 

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