C) Calcule a carga nuclear efetiva (Zef) para os elétrons de valência.
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão que pede para calcular a carga nuclear efetiva (Zef) para os elétrons de valência dos íons Ca²⁻, Kr e Cl³⁺. A gente vai precisar entender sobre carga nuclear efetiva, que é a carga que realmente atrai os elétrons de valência, levando em conta o efeito de blindagem dos elétrons internos. Para calcular isso, vamos usar a fórmula básica:
Onde:
- $ Z $ é o número atômico do elemento (quantidade de prótons no núcleo).
- $ S $ é a constante de blindagem, que representa a influência dos elétrons internos que “escudem” os elétrons de valência da atração nuclear completa.
Passo 2
Vamos começar com o íon Ca²⁻. O cálcio (Ca) tem número atômico $ Z = 20 $. Como é um íon Ca²⁻, isso significa que ganhou 2 elétrons, totalizando 22 elétrons. Agora, precisamos identificar quantos desses elétrons são de valência e quantos são internos para calcular $ S $.
No caso do cálcio neutro, a configuração eletrônica é:
Ao ganhar 2 elétrons, ele fica:
Os elétrons de valência são os que estão na camada mais externa, que no caso são os 4s² e 4p², totalizando 4 elétrons de valência.
Agora, para calcular $ S $, vamos considerar que os elétrons internos (1s², 2s², 2p⁶, 3s², 3p⁶) blindam a carga nuclear. São 18 elétrons internos.
Então:
Passo 3
Agora vamos para o gás nobre Kr, que tem número atômico $ Z = 36 $. O kriptônio está na configuração eletrônica completa:
Todos esses elétrons estão preenchidos, e os elétrons de valência são os da camada 4: 4s² e 4p⁶, totalizando 8 elétrons de valência.
Para calcular $ S $, contamos os elétrons que estão nas camadas internas, que são 28 elétrons (1s², 2s², 2p⁶, 3s², 3p⁶, 3d^{10}).
Assim:
Passo 4
Por último, vamos calcular para o íon Cl³⁺. O cloro (Cl) tem número atômico $ Z = 17 $. Como é um íon Cl³⁺, perdeu 3 elétrons, totalizando 14 elétrons. A configuração eletrônica fica:
Os elétrons de valência são os da camada 3: 3s² e 3p⁰, totalizando 2 elétrons de valência.
Para $ S $, consideramos os elétrons nas camadas internas, que são 10 elétrons (1s², 2s², 2p⁶).
Portanto:
Resposta
As cargas nucleares efetivas (Zef) para os elétrons de valência são:
- $ Ca^{2-} $: $ Z_{ef} = 2 $
- $ Kr $: $ Z_{ef} = 8 $
- $ Cl^{3+} $: $ Z_{ef} = 7 $