Qual é o sentido pelos elétrons de valência nas três espécies isoeletrônicas: ânion flúor ( ), átomo de neônio neutro e cátion sódio ?

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão juntos! A pergunta quer saber qual é a carga nuclear efetiva ( ) que os elétrons de valência sentem nas três espécies isoelétrônicas: o ânion flúor ( ), o átomo de neônio neutro ( ) e o cátion sódio ( ). Isso está relacionado ao conteúdo de estrutura eletrônica e teoria do gás de elétrons. Para resolver, vamos precisar entender como calcular o usando as regras de Slater.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que espécies isoelétrônicas têm o mesmo número de elétrons. No caso:
  • tem 9 prótons + 1 elétron = 10 elétrons
  • tem 10 prótons e 10 elétrons
  • tem 11 prótons - 1 elétron = 10 elétrons
Então, todas têm 10 elétrons.

Passo 3

Agora, para calcular o , usamos a fórmula:
Onde:
  • é a carga nuclear total (número de prótons)
  • é a constante de blindagem, que leva em conta a diminuição da atração nuclear pelos elétrons internos

Passo 4

Vamos aplicar as regras de Slater para determinar o valor de . Para elétrons na camada (como nos nossos exemplos), a blindagem é calculada considerando os elétrons internos que reduzem a carga efetiva.
Nas regras de Slater para elétrons de valência na segunda camada ( , ):
  • Cada elétron na mesma camada contribui com 0,35 para
  • Elétrons em camadas internas contribuem com 0,85 para por elétron

Passo 5

Vamos ver a configuração eletrônica das três espécies:
  • :
  • :
  • :
Todas têm a mesma configuração eletrônica. Agora, para calcular para um elétron de valência (no ):
  • para : 9
  • para : 10
  • para : 11

Passo 6

Calculando :
  • Eletrões internos ( ): 2 elétrons × 0,85 = 1,7
  • Elétrões na mesma camada ( ): 8 elétrons × 0,35 = 2,8
  • Total = 1,7 + 2,8 = 4,5

Passo 7

Agora, aplicamos a fórmula para cada espécie:
  • Para :
  • Para :
  • Para :

Resposta

A carga nuclear efetiva ( ) sentida pelos elétrons de valência é:
  • :
  • :
  • :

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