Carga nuclear eficaz de potássio: o que é e exemplos

A carga nuclear efetiva de potássio é +1. A carga nuclear efetiva é a carga positiva total que um elétron que pertence a um átomo com mais de um elétron percebe. O termo “efetivo” descreve o efeito de blindagem que os elétrons exercem perto do núcleo, a partir de sua carga negativa, para proteger os elétrons dos orbitais superiores.

Essa propriedade está diretamente relacionada a outras características dos elementos, como suas dimensões atômicas ou sua vontade de formar íons. Dessa maneira, a noção de carga nuclear efetiva fornece uma maior compreensão das conseqüências da proteção presente nas propriedades periódicas dos elementos.

Carga nuclear eficaz de potássio: o que é e exemplos 1

Além disso, em átomos que possuem mais de um elétron – ou seja, em átomos polieletrônicos – a existência da blindagem de elétrons causa uma diminuição nas forças de atração eletrostática entre prótons (partículas carregadas positivamente) no núcleo do átomo. e elétrons nos níveis externos.

Por outro lado, a força com que os elétrons se repelem nos átomos considerados polieletrônicos contraria os efeitos das forças de atração exercidas pelo núcleo nessas partículas com carga oposta.

Qual é a carga nuclear efetiva?

Quando é um átomo que possui apenas um elétron (tipo hidrogênio), esse único elétron percebe a carga líquida positiva do núcleo. Pelo contrário, quando um átomo possui mais de um elétron, é experimentada a atração de todos os elétrons externos para o núcleo e, simultaneamente, a repulsão entre esses elétrons.

Em geral, diz-se que quanto maior a carga nuclear efetiva de um elemento, maiores as forças de atração entre os elétrons e o núcleo.

Da mesma forma, quanto maior esse efeito, menor a energia pertencente ao orbital onde esses elétrons externos estão localizados.

Para a maioria dos elementos do grupo principal (também chamados de elementos representativos), essa propriedade aumenta da esquerda para a direita, mas diminui de cima para baixo na tabela periódica.

Para calcular o valor da carga nuclear efetiva de um elétron ( Z eff ou Z *), é utilizada a seguinte equação proposta por Slater:

Z * = Z – S

Z * refere-se à carga nuclear efetiva.

Z é a quantidade de prótons presentes no núcleo do átomo (ou o número atômico).

S é a quantidade média de elétrons que estão entre o núcleo e o elétron em estudo (número de elétrons que não são valentes).

Carga nuclear efetiva de potássio

Carga nuclear eficaz de potássio: o que é e exemplos 2

Isso implica que, tendo 19 prótons em seu núcleo, sua carga nuclear é +19. Quando falamos de um átomo neutro, isso significa que ele tem a mesma quantidade de prótons e elétrons (19).

Nesta ordem de idéias, a carga nuclear efetiva de potássio é calculada por uma operação aritmética, subtraindo o número de elétrons internos de sua carga nuclear, conforme expresso abaixo:

(+19-2-8-8 = +1)

Em outras palavras, o elétron de valência é protegido por 2 elétrons do primeiro nível (mais próximo do núcleo), 8 elétrons do segundo nível e 8 elétrons a mais do terceiro e penúltimo nível; isto é, esses 18 elétrons exercem um efeito de proteção que protege o último elétron das forças exercidas pelo núcleo sobre ele.

Como você pode ver, o valor da carga nuclear efetiva de um elemento pode ser estabelecido pelo seu número de oxidação. Deve-se notar que, para um elétron específico (em qualquer nível de energia), o cálculo da carga nuclear efetiva é diferente.

Exemplos explicados de carga nuclear efetiva de potássio

Abaixo estão dois exemplos para calcular a carga nuclear efetiva que um elétron de valência específica percebe em um átomo de potássio.

– Primeiro, sua configuração eletrônica é expressa na seguinte ordem: (1 s ) (2 s , 2 p ) (3 s , 3 p ) (3 d ) (4 s , 4 p ) (4 d ) (4 f ) (5 s , 5 p ) e assim por diante.

– Nenhum elétron à direita do grupo (n s , n p ) contribui para o cálculo.

– Cada elétron no grupo (n s , n p ) contribui com 0,35. Cada elétron do nível (n-1) contribui com 0,85.

– Cada elétron de nível (n-2) ou inferior contribui com 1,00.

– Quando o elétron protegido está em um grupo (n d ) ou (n f ), cada elétron em um grupo à esquerda do grupo (n d ) ou (n f ) contribui com 1,00.

Assim, o cálculo começa:

Primeiro exemplo

No caso de o único elétron na camada mais externa do átomo estar nos orbitais 4 s , sua carga nuclear efetiva pode ser determinada da seguinte forma :

(1 s 2 ) (2 s 2 2 p 5 ) (3 s 2 3 p 6 ) (3 d 6 ) (4 s 1 )

A média de elétrons que não pertencem ao nível mais externo é então calculada:

S = (8 x (0,85)) + (10 x 1,00)) = 16,80

Tendo o valor de S, procedemos ao cálculo de Z *:

Z * = 19,00 – 16,80 = 2,20

Segundo exemplo

Neste segundo caso, o único elétron de valência é encontrado no orbital 4s . Sua carga nuclear efetiva pode ser determinada da mesma maneira :

(1 s 2 ) (2 s 2 2 p 6 ) (3 s 2 3 p 6 ) (3 d 1 )

Mais uma vez, a média de elétrons não Valência é calculada:

S = (18 x (1,00)) = 18,00

Finalmente, com o valor de S, Z * pode ser calculado:

Z * = 19,00 – 18,00 = 1,00

Conclusão

Fazendo uma comparação dos resultados anteriores, pode-se observar que o elétron presente no orbital 4 s é atraído para o núcleo do átomo por forças maiores do que aquelas que atraem o elétron localizado no orbital 3 d . Portanto, o elétron no orbital 4 s tem uma energia mais baixa que a do orbital 3 d .

Assim, conclui-se que um elétron pode estar localizado no orbital 4 s em seu estado fundamental, enquanto no orbital 3 d está em um estado excitado.

Referências

  1. Wikipedia (2018). Wikipedia Recuperado de en.wikipedia.org
  2. Chang, R. (2007). Química Nona edição (McGraw-Hill).
  3. Sanderson, R. (2012). Títulos Químicos e Energia de Títulos. Recuperado de books.google.co.ve
  4. Facer G. (2015). Edexcel, estudante de química de George Facer – livro 1. Recuperado de books.google.co.ve
  5. Raghavan, PS (1998). Conceitos e Problemas em Química Inorgânica. Recuperado de books.google.co.ve

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