Explique o conceito de carga nuclear efetiva (Zeff). Como a carga nuclear efetiva pode ser estimada ou calculada? Utilize o método de Slater para ilustrar como a Zeff pode ser calculada para um elétron no átomo de Cloro (
).
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você me pediu para explicar o que é a carga nuclear efetiva, também conhecida como
, e como a calcular usando o método de Slater para um elétron no átomo de Cloro (
,
). Então, vamos usar conceitos de química atômica, especificamente sobre como os elétrons interagem dentro de um átomo.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é a carga nuclear efetiva (
). Basicamente,
é a carga positiva que um elétron “sente” do núcleo, levando em conta o efeito de blindagem causado pelos outros elétrons. Mesmo que o núcleo tenha uma carga positiva de
prótons, os elétrons internos bloqueiam um pouco dessa carga para os elétrons mais externos.
Passo 3
Para calcular
, usamos a fórmula:
Onde:
-
é o número de prótons no núcleo. -
é a constante de blindagem, que representa a quantidade de carga nuclear efetivamente “bloqueada” pelos outros elétrons.
Passo 4
Vamos usar o método de Slater para estimar
. Esse método nos dá regras para calcular quanto cada grupo de elétrons contribui para a blindagem. Para o Cloro (
), que tem uma configuração eletrônica de
, queremos calcular
para um elétron na camada
.
Passo 5
As regras de Slater para um elétron na camada
são as seguintes:
- Elétrons no mesmo grupo (3s e 3p, exceto o elétron em questão): cada um contribui com 0,35 para
. - Elétrons nos grupos internos (1s, 2s, 2p): cada um contribui com 0,85 para
se estiver na segunda camada, e 1,00 se estiver na primeira camada.
Passo 6
Vamos calcular
passo a passo:
- Mesma camada (3s e 3p): Existem 7 elétrons (2 em 3s e 5 em 3p, menos o elétron que estamos considerando).
- Camada interna 2 (2s e 2p): Existem 8 elétrons.
- Camada interna 1 (1s): Existem 2 elétrons.
- Total de
:
Passo 7
Agora que temos
, podemos calcular
:
Resposta
A carga nuclear efetiva (
) para um elétron na camada
do átomo de Cloro é aproximadamente 5,75.