Como calcular a constante de triagem e a carga nuclear efetiva

Vídeo: Trick for Slater’s Rule, calculation of screening constant and effective nuclear charge.

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Passos
Pontas
Avisos

Como você sabe, em muitos átomos, cada elétron é afetado por uma força atrativa um pouco menor do que a carga real do núcleo, o que se deve ao efeito da blindagem exercida por outros elétrons do átomo. Aplicando a regra de Slater, podemos calcular a constante de blindagem, denotada pela letra σ, para cada elétron no átomo.

A carga efetiva de um núcleo pode ser definida como a diferença entre a verdadeira carga do núcleo (Z) e o efeito de triagem dos elétrons girando entre o núcleo e o elétron de valência.

A carga efetiva do núcleo é calculada pela fórmula Z * = Z - σ onde, Z = número atômico, σ = constante de triagem.

Para calcular a carga nuclear efetiva (Z *), precisamos do valor da constante de triagem (σ), que pode ser obtido usando as seguintes regras.

Passos

1 Registre a configuração eletrônica do item conforme mostrado abaixo.
- (1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d) (4f) (5s, 5p) (5d) ...
- Organize os elétrons de acordo com a regra de Klechkovsky.
  - Quaisquer elétrons à direita do elétron de interesse não têm efeito na constante de rastreio.
  - A constante de blindagem para cada grupo é calculada como a soma dos seguintes componentes:
    - Todos os outros elétrons do mesmo grupo com o elétron de interesse para nós filtram 0,35 unidades de carga nuclear. Uma exceção é o grupo 1s, onde um elétron é contado apenas como 0,30.
    - No caso de um grupo pertencente ao tipo [s, p], tome 0,85 unidades para cada elétron (n-1) da camada e 1,00 unidade para cada elétron (n-2) e as camadas seguintes.
    - No caso de um grupo pertencente ao tipo [d] ou [f], leve 1,00 unidade para cada elétron à esquerda deste orbital.
2 Por exemplo: (a) Calcule a carga nuclear efetiva para 2p no átomo de nitrogênio.
- Configuração eletrônica - (1s) (2s, 2p).
- Constante de blindagem, σ = (0,35 × 4) + (0,85 × 2) = 3,10
- Carga nuclear efetiva, Z * = Z - σ = 7 - 3,10 = 3,90
3 (b) Calcule a carga nuclear efetiva e a constante de triagem para um elétron 3p em um átomo de silício.
- Configuração eletrônica - (1s) (2s, 2p) (3s, 3p).
- σ = (0,35 × 3) + (0,85 × 8) + (1 × 2) = 9,85
- Z * = Z - σ = 14 - 9,85 = 4,15
4 (c) Calcule a carga nuclear efetiva para o elétron 4s e para o elétron 3d no átomo de zinco.
- Configuração eletrônica - (1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s).
- Para um elétron 4s,
- σ = (0,35 × 1) + (0,85 × 18) + (1 × 10) = 25,65
- Z * = Z - σ = 30 - 25,65 = 4,35
- Para um elétron 3d,
- σ = (0,35 × 9) + (1 × 18) = 21,15
- Z * = Z - σ = 30 - 21,15 = 8,85
5 (d) Calcule a carga nuclear efetiva para um dos elétrons 6s do tungstênio (número atômico = 74)
- Configuração eletrônica - (1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (4s, 4p) (3d) (4f) (5s, 5p) (5d), (6s)
- σ = (0,35 × 1) + (0,85 × 12) + (1 × 60) = 70,55
- Z * = Z - σ = 74 - 70,55 = 3,45

Pontas

Leia mais sobre o efeito de blindagem, constante de blindagem, carga nuclear efetiva, regra de Slater e outras quantidades químicas.
Se houver apenas um elétron no orbital, não haverá efeito de blindagem. No caso de um átomo conter um número ímpar de elétrons, o número deve ser reduzido por um antes de multiplicá-lo pelo número apropriado para obter o efeito de proteção real.