구리와 아연의 이온화 반응에 대해 질문드려요

Question

구리와 아연은 원자번호가 다른데 왜 이온화되면 둘 다 공통적으로 전자를 두 개 잃어버리나요? 그리고 구리는 이온화가 되면 전자를 2개 잃나요? 계산해 보면 그렇게 나오지는 않는 것 같아서 질문드려요.

Answer 1

안녕하세요.

질문주신 구리(Cu)와 아연(Zn)의 이온화 반응은 겉보기에는 비슷해 보이지만, 전자 배치와 이온화 경로를 자세히 보면 서로 근본적으로 다릅니다. 아연(Zn)은 원자번호 30번으로 전자 배치는 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s²이며 이온화될 때, 4s 오비탈의 전자 2개를 잃습니다. 이유는 아연의 경우 3d 오비탈이 완전히 채워져 있어서 매우 안정하므로 따라서 이온화 시 가장 바깥층(4s)의 전자만 제거되고, 3d¹⁰ 배치는 그대로 유지되는 것입니다.

다음으로 구리(Cu)는 원자번호 29번으로 전자 배치는 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s¹이고 이때 구리의 경우에는 중성 원자 상태에서 이미 전자가 조금 다르게 배치되어 있습니다. 보통 4s² 3d⁹로 예상되지만, 3d 오비탈을 꽉 채우기 위해 4s 전자 하나가 3d로 이동해있으며, 이온화될 경우에 [Ar]3d⁹ 배치가 됩니다.

이때 아연은 항상 2개의 전자를 잃어 Zn²⁺로 존재하지만, 구리는 1개 또는 2개의 전자를 잃을 수 있으며, Cu⁺와 Cu²⁺가 모두 안정하게 존재합니다. 감사합니다.