Faça o que se pede: © Qual é a carga nuclear efetiva sobre um elétron d do átomo de Ni no estado fundamental? Demonstre seus cálculos.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício que pergunta qual é a carga nuclear efetiva sobre um elétron d no átomo de Níquel (Ni) no estado fundamental. Isso envolve conceitos de estrutura eletrônica e como os elétrons interagem entre si para efetivamente “sentir” a carga do núcleo. Para resolver isso, vamos precisar entender a configuração eletrônica do Níquel e aplicar a regra de Slater para calcular a carga nuclear efetiva.
Passo 2
Primeiro, vamos descobrir a configuração eletrônica do Níquel. O Níquel tem número atômico 28, então ele tem 28 elétrons. A configuração eletrônica é:
Isso significa que, além dos elétrons do gás nobre Argônio (
), temos 8 elétrons na orbital
e 2 elétrons na orbital
.
Passo 3
Agora, para calcular a carga nuclear efetiva (
) sobre um elétron
, usamos a regra de Slater. Essa regra nos ajuda a estimar o efeito de blindagem dos elétrons internos, ou seja, como os elétrons entre o núcleo e o elétron de interesse reduzem a carga nuclear que esse elétron realmente “sente”.
Passo 4
A regra de Slater divide os elétrons em grupos com diferentes contribuições para a blindagem:
- Eletrões do mesmo grupo (n = 3): cada um contribui com 0,35 para a blindagem.
- Eletrões em grupos com n menor que o grau do elétron de interesse (n = 1, 2): cada um contribui com 1,00.
- Eletrões no mesmo nível de energia mas em orbitais diferentes: no caso dos d, contribuem de maneira específica, mas para simplificar, consideraremos a contribuição geral.
Passo 5
Vamos contar quantos elétrons estão abaixo do
:
- Camada 1 (n=1): 2 elétrons.
- Camada 2 (n=2): 8 elétrons.
- Camada 3 (n=3): além dos 8 elétrons
, temos os 10 dos orbitais e .
Mas como estamos calculando para um elétron
, os elétrons
também contribuem para a blindagem. Então:
- Eletrões internos (n=1,2): 2 + 8 = 10 elétrons.
- Eletrões do mesmo nível (n=3): 9 elétrons (excluindo o elétron
para o qual estamos calculando).
Passo 6
Calculando a blindagem (
):
Passo 7
Agora, a carga nuclear efetiva (
) é dada por:
Onde
é a carga nuclear, que para o Níquel é 28.
Resposta
A carga nuclear efetiva sobre um elétron
do átomo de Níquel no estado fundamental é aproximadamente
.
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