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 ( Cl, Z=17 ).

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 Zeff = Z - S , 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 7 times 0,35 = 2,45 passo a passo:
  • Mesma camada (3s e 3p): Existem 7 elétrons (2 em 3s e 5 em 3p, menos o elétron que estamos considerando). 8 times 0,85 = 6,8
  • Camada interna 2 (2s e 2p): Existem 8 elétrons. 2 times 1,00 = 2,0
  • Camada interna 1 (1s): Existem 2 elétrons. S = 2,45 + 6,8 + 2,0 = 11,25
  • Total de :

Passo 7

Agora que temos Zeff = Z - S = 17 - 11,25 = 5,75 , podemos calcular :

Resposta

A carga nuclear efetiva ( ) para um elétron na camada do átomo de Cloro é aproximadamente 5,75.

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