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Aula 10 carga nuclear efetiva

O documento discute a carga nuclear efetiva (Zef), que é a carga real sentida por um elétron em um átomo devido ao efeito de blindagem dos elétrons internos. É calculada como Z - S, onde Z é a carga nuclear e S é a constante de blindagem. Regras de Slater determinam S para cada grupo de elétrons. A Zef é aproximadamente a mesma para elementos do mesmo grupo e aumenta da esquerda para a direita em um período, devido ao aumento relativo de Z e S.

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CARGA NUCLEAR EFETIVA
CARGA NUCLEAR EFETIVA
• A carga nuclear de um átomo é dada pelo número de
prótons presentes no núcleo deste átomo e é chamada
número atômico (Z).
Z = carga nuclear = número de prótons
• A carga nuclear efetiva é a carga sofrida por um elétron
em um átomo polieletrônico.
• A carga nuclear efetiva não é igual à carga no núcleo
devido ao efeito dos elétrons internos.
Poder de penetração: s > p > d > f
EFEITO DE PENETRAÇÃO
EFEITO DE PENETRAÇÃO E BLINDAGEM
• Cada elétron de um átomo é protegido (blindado) do
efeito de atração da carga nuclear pelos elétrons do
mesmo nível de energia e, principalmente, pelos
elétrons dos níveis mais internos.
• Apenas uma parte da carga nuclear atua realmente
sobre os elétrons: é a Carga Nuclear Efetiva (Zef).
CARGA NUCLEAR EFETIVA
• A carga nuclear efetiva que atua sobre um elétron é dada por:
Zef = Z - S
Zef = carga nuclear efetiva
Z = carga nuclear (número atômico)
S = constante de blindagem
• Quando aumenta o número médio de elétrons protetores (S), a
carga nuclear efetiva (Zef) diminui.
• Quando aumenta a distância do núcleo, S aumenta e Zef diminui.
REGRAS DE SLATER
• Para determinar Zef, os elétrons são divididos em
grupos (a cada um corresponde uma constante de
blindagem diferente).
(1s); (2s, 2p); (3s, 3p); (3d); (4s, 4p); (4d); (4f); (5s, 5p); etc.

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  • 2. CARGA NUCLEAR EFETIVA • A carga nuclear de um átomo é dada pelo número de prótons presentes no núcleo deste átomo e é chamada número atômico (Z). Z = carga nuclear = número de prótons • A carga nuclear efetiva é a carga sofrida por um elétron em um átomo polieletrônico. • A carga nuclear efetiva não é igual à carga no núcleo devido ao efeito dos elétrons internos.
  • 3. Poder de penetração: s > p > d > f EFEITO DE PENETRAÇÃO
  • 4. EFEITO DE PENETRAÇÃO E BLINDAGEM • Cada elétron de um átomo é protegido (blindado) do efeito de atração da carga nuclear pelos elétrons do mesmo nível de energia e, principalmente, pelos elétrons dos níveis mais internos. • Apenas uma parte da carga nuclear atua realmente sobre os elétrons: é a Carga Nuclear Efetiva (Zef).
  • 5. CARGA NUCLEAR EFETIVA • A carga nuclear efetiva que atua sobre um elétron é dada por: Zef = Z - S Zef = carga nuclear efetiva Z = carga nuclear (número atômico) S = constante de blindagem • Quando aumenta o número médio de elétrons protetores (S), a carga nuclear efetiva (Zef) diminui. • Quando aumenta a distância do núcleo, S aumenta e Zef diminui.
  • 6. REGRAS DE SLATER • Para determinar Zef, os elétrons são divididos em grupos (a cada um corresponde uma constante de blindagem diferente). (1s); (2s, 2p); (3s, 3p); (3d); (4s, 4p); (4d); (4f); (5s, 5p); etc.
  • 7. • Para qualquer elétron de um dado grupo, a constante de blindagem S é a soma das seguintes parcelas: – zero para qualquer grupo exterior ao elétron considerado. – 0,35 para cada um dos outros elétrons do mesmo grupo que o elétron considerado, exceto no grupo 1s, no qual usa-se o valor 0,30. – Se o elétron considerado pertencer a um grupo (ns, np), cada elétron do nível (n –1) contribui com 0,85 e cada elétron dos níveis mais internos contribui com 1,00. – se o elétron considerado pertencer a um grupo (nd) ou (nf), cada elétron dos grupos mais internos contribui com 1,00. REGRAS DE SLATER
  • 8. ALGUNS EXEMPLOS DE CÁLCULO DA CARGA NUCLEAR EFETIVA H (Z = 1) 1s1 Zef (1s ) = 1 – 0 = 1 Be (Z = 4) 1s2 2s2 Zef (2s) = 4 – [(1 x 0,35) + ( 2 x 0,85 )] = 1,95 F (Z = 9) 1s2 2s2 2p5 Zef (2p) = 9 – [(6 x 0,35) + ( 2 x 0,85 )] = 5,20 Mg (Z = 12) 1s2 2s2 2p6 3s2 Zef (2p) = 12 – [(1 x 0,35) + (8 x 0,85) + (2 x 1,00)] = 2,85
  • 9. Ni (Z = 28) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8 Zef (4s) = 28 - [ (1 x 0,35) + ( 16 x 0,85 ) + (10 x 1,00)] = 4,05 Zef (3d) = 28 - [(7 x 0,35) + (18 x 1,00)] = 7,55 Zef ( 1s ) = 28 - [ (1 x 0,30) ] = 27,70 ALGUNS EXEMPLOS DE CÁLCULO DA CARGA NUCLEAR EFETIVA
  • 10. Elemento Li Na K Rb Cs Zef 1,30 2,20 2,20 2,20 2,20 VARIAÇÃO DA CARGA NUCLEAR EFETIVA QUE ATUA SOBRE O ELÉTRON MAIS EXTERNO • Para elementos do mesmo grupo da tabela periódica: – A carga nuclear efetiva que atua sobre o elétron mais externo dos elementos do mesmo grupo da tabela periódica é aproximadamente a mesma, como pode ser vista na Tabela. – A justificativa é que Z aumenta e S também aumenta de cima para baixo no grupo e, como os aumentos são aproximadamente iguais, o valor de Zef é aproximadamente o mesmo.
  • 11. Elemento Li Be B C N O F Ne Zef 1,30 1,95 2,60 3,25 3,90 4,55 5,20 5,85 VARIAÇÃO DA CARGA NUCLEAR EFETIVA QUE ATUA SOBRE O ELÉTRON MAIS EXTERNO • Para elementos do mesmo período da tabela periódica: – A carga nuclear efetiva que atua sobre o elétron mais externo dos elementos do mesmo período da tabela periódica aumenta com o número atômico (da esquerda para a direita), como pode ser visto na Tabela. – A justificativa é que Z aumenta mais do que S da esquerda para a direita no período, fazendo com que Zef aumente da esquerda para a direita no período.