Calcule a Carga Nuclear Efetiva ( Zef ) para os elétrons de valência dos seguintes átomos:

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você me pediu para calcular a Carga Nuclear Efetiva ( Zef) para os elétrons de valência de alguns átomos. Isso faz parte da matéria de Química, especificamente na área de estrutura atômica. Para resolver isso, vamos precisar entender como a carga nuclear efetiva funciona e aplicar a fórmula correspondente para cada átomo que você mencionou.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é a Carga Nuclear Efetiva ( Zef). Ela representa a carga positiva efetivamente sentida pelos elétrons de valência, levando em conta a blindagem ou escudo dos elétrons internos que diminuem essa carga sentida.
A fórmula básica para calcular Zef é:
Zef = Z - S
Onde:
  • Z é o número atômico do elemento (número de prótons no núcleo).
  • S é o parâmetro de blindagem, que representa o efeito dos elétrons internos.

Passo 3

Agora, vamos determinar o valor de S para cada átomo. O valor de S pode ser calculado utilizando as regras de Slater, que dão uma estimativa de quantos elétrons internos estão “entre” o núcleo e os elétrons de valência, contribuindo para a blindagem.
As regras de Slater são as seguintes:
  1. Electrons in the same group (ns, np): Cada elétron contribui com 0.35 para S.
  2. Electrons in (n-1) shell: Cada elétron contribui com 0.85 para S.
  3. Electrons em shells mais internos (n-2 ou inferiores): Cada elétron contribui com 1.00 para S.

Passo 4

Vamos aplicar isso em um exemplo para ficar mais claro. Suponha que queremos calcular a Zef para o carbono ©.
  1. Determinar o número atômico ( Z): O carbono tem Z = 6.
  2. Configuração eletrônica: 1s^2 2s^2 2p^2. Os elétrons de valência estão na segunda camada ( 2s e 2p).
  3. Calcular S:
    • Elétrons na mesma camada (2s e 2p): 3 elétrons (excluindo o elétron de interesse) cada um contribui com 0.35. Então, 3 times 0.35 = 1.05.
    • Elétrons na camada interna (1s²): Cada um contribui com 0.85. Temos 2 elétrons, então 2 times 0.85 = 1.7.
    • Total de S: 1.05 + 1.7 = 2.75.
  4. Calcular Zef:
Zef = Z - S = 6 - 2.75 = 3.25

Passo 5

Agora, vamos fazer outro exemplo com o sódio (Na).
  1. Número atômico ( Z): O sódio tem Z = 11.
  2. Configuração eletrônica: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^1. O elétron de valência está na terceira camada ( 3s).
  3. Calcular S:
    • Elétrons na mesma camada (3s): Não há outros elétrons de valência, então S = 0 para esta parte.
    • Elétrons na camada anterior (2s² 2p⁶): 8 elétrons, cada um contribui com 0.85. Então, 8 times 0.85 = 6.8.
    • Elétrons nas camadas internas (1s²): 2 elétrons, cada um contribui com 1.00. Então, 2 times 1.00 = 2.0.
    • Total de S: 6.8 + 2.0 = 8.8.
  4. Calcular Zef:
Zef = Z - S = 11 - 8.8 = 2.2

Resposta

Portanto, a Carga Nuclear Efetiva ( Zef) para os elétrons de valência do carbono é 3.25 e para o sódio é 2.2.

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