Por Rosann Kozlowski
6 de junho de 2023 23h44EST

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A carga nuclear efetiva é a carga positiva líquida experimentada pelos elétrons de valência de um átomo multielétron após contabilizar o efeito de proteção dos elétrons internos. Ao longo de um período, a cobrança aumenta, enquanto ao longo de um grupo geralmente diminui.

Fórmula de Carga Nuclear Efetiva

Para um único elétron, a relação é expressa como:

\(Z_{eff} =Z – S\)

• Z – o número atômico (total de prótons no núcleo)
• S – a constante de blindagem, representando a densidade eletrônica média que reduz a atração nuclear
• Z_eff – a carga nuclear efetiva sentida pelo elétron

Cálculo da carga nuclear efetiva

Determinando Z e S requer uma compreensão clara da configuração eletrônica e da aplicação das Regras de Slater para quantificar a blindagem. Abaixo está um procedimento prático passo a passo.

Etapa 1:Identifique o número atômico (Z)

Localize o elemento em uma tabela periódica para obter seu número atômico. Por exemplo, o sódio (Na) tem um número atômico de 11.

Etapa 2:Escreva a configuração eletrônica

Expresse a configuração usando a sequência de agrupamento padrão:\\((1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d), (4f), (5s, 5p), (5d), (5f) …\\

Para sódio:

\(\texto{Na:} (1s^2)(2s^2,2p^6)(3s^1)\)

Aqui, o sobrescrito indica o número de elétrons em cada subcamada. O elétron de valência de interesse é o único elétron 3s.

Etapa 3:Atribuir valores de blindagem usando as regras de Slater

• Os elétrons à direita do elétron de interesse contribuem com 0 para a blindagem.
• Elétrons no mesmo grupo (mesmo número quântico principal e tipo de subcamada) contribuem com 0,35 cada.
• Para elétrons s ou p de interesse:
• Os elétrons uma camada abaixo contribuem com 0,85 cada.
• Os elétrons de duas ou mais camadas abaixo contribuem com 1,00 cada.
• Para elétrons d ou f de interesse, todos os outros elétrons contribuem com 1,00 cada.

Aplicando isso ao elétron 3s do sódio:

• Lado direito:0
• Mesmo grupo (nenhum):0
• Caixa 2 (8 elétrons):8 × 0,85 =6,80
• Caixa 1 (2 elétrons):2 × 1,00 =2,00
• Shell 3 (nenhum):0

Soma das constantes de blindagem:8,80 .

Etapa 4:Calcular Z_eff

Insira os valores na fórmula:

\(Z_{eff} =11 – 8,80 =2,20\)

Assim, a carga nuclear efetiva que atua no elétron de valência do sódio é 2,20. Este valor pode ser usado para prever energias de ionização, raios atômicos e outras propriedades eletrônicas.

Aplicando o método a outros elementos

O mesmo procedimento funciona para cátions, ânions e qualquer elemento cuja configuração eletrônica seja conhecida. O registro preciso do número de prótons e elétrons garante uma estimativa confiável da carga nuclear efetiva.