Ca^2-(Z=20), Kr(Z=36), Cl^3+(Z=17)
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:
Zef = Z - S
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:
Z = 20 ²²²²
Ao ganhar 2 elétrons, ele fica:
S ²²²²²
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:
Ca: 1s², 2s², 2p⁶, 3s², 3p⁶, 4s²

Passo 3

Agora vamos para o gás nobre Kr, que tem número atômico $ Z = 36 $. O kriptônio está na configuração eletrônica completa:
Z = 36 ²²²²
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:
Kr: 1s², 2s², 2p⁶, 3s², 3p⁶, 4s², 3d^10, 4p⁶

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:
Z = 17 ²²²
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:
Cl^3+: 1s², 2s², 2p⁶, 3s², 3p^, 3d^0

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 $

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