Carga nuclear efetiva de potássio: o que é e exemplos - Ciência - 2023

Contente

o carga nuclear efetiva de potássio é +1. A carga nuclear efetiva é a carga positiva total percebida por um elétron pertencente a um átomo com mais de um elétron. O termo "eficaz" descreve o efeito de proteção que os elétrons exercem perto do núcleo, de sua carga negativa, para proteger os elétrons dos orbitais superiores.

Esta propriedade está diretamente relacionada a outras características dos elementos, como suas dimensões atômicas ou sua disposição para formar íons. Desta forma, a noção de carga nuclear efetiva permite um melhor entendimento das consequências da proteção presente nas propriedades periódicas dos elementos.

Além disso, em átomos que possuem mais de um elétron - isto é, em átomos polieletrônicos - a existência de blindagem de elétrons produz uma diminuição nas forças de atração eletrostáticas existentes entre os prótons (partículas carregadas positivamente) do núcleo do átomo e elétrons em níveis externos.

Em contraste, a força com a qual os elétrons se repelem em átomos polieletrônicos neutraliza os efeitos das forças de atração exercidas pelo núcleo sobre essas partículas com carga oposta.

Qual é a carga nuclear efetiva?

Quando se trata de um átomo que tem apenas um elétron (tipo hidrogênio), esse único elétron percebe a carga líquida positiva do núcleo. Ao contrário, quando um átomo possui mais de um elétron, ele experimenta a atração de todos os elétrons externos em direção ao núcleo e, simultaneamente, a repulsão entre esses elétrons.

Em geral, diz-se que quanto maior a carga nuclear efetiva de um elemento, maiores serão as forças de atração entre os elétrons e o núcleo.

Da mesma forma, quanto maior for o efeito, menor será a energia pertencente ao orbital onde esses elétrons externos estão localizados.

Para a maioria dos elementos do grupo principal (também chamados de elementos representativos), essa propriedade aumenta da esquerda para a direita, mas diminui de cima para baixo na tabela periódica.

Para calcular o valor da carga nuclear efetiva de um elétron (Z_ef ou Z *) a seguinte equação proposta por Slater é usada:

Z * = Z - S

Z * refere-se à carga nuclear efetiva.

Z é o número de prótons presentes no núcleo do átomo (ou o número atômico).

S é o número médio de elétrons encontrados entre o núcleo e o elétron em estudo (número de elétrons que não são de valência).

Carga nuclear efetiva de potássio

Isso implica que, tendo 19 prótons em seu núcleo, sua carga nuclear é +19. Como falamos de um átomo neutro, isso significa que ele possui o mesmo número de prótons e elétrons (19).

Nesta ordem de ideias, a carga nuclear efetiva do potássio é calculada por meio de uma operação aritmética, subtraindo o número de elétrons internos de sua carga nuclear, conforme expresso abaixo:

(+19 – 2 – 8 – 8 = +1)

Em outras palavras, o elétron de valência é protegido por 2 elétrons do primeiro nível (o mais próximo do núcleo), 8 elétrons do segundo nível e mais 8 elétrons do terceiro e penúltimo nível; ou seja, esses 18 elétrons exercem um efeito de blindagem que protege o último elétron das forças exercidas pelo núcleo sobre ele.

Como pode ser visto, o valor da carga nuclear efetiva de um elemento pode ser estabelecido pelo seu número de oxidação. Deve-se notar que, para um elétron específico (em qualquer nível de energia), o cálculo da carga nuclear efetiva é diferente.

Exemplos de carga nuclear efetiva de potássio explicados

Abaixo estão dois exemplos para calcular a carga nuclear efetiva percebida por um determinado elétron de valência em um átomo de potássio.

- Primeiramente, sua configuração eletrônica é expressa na seguinte ordem: (1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d) (4F) (5s, 5p), e assim por diante.

- Sem elétrons à direita do grupo (ns, np) contribui para o cálculo.

- Cada elétron do grupo (ns, np) contribui com 0,35. Cada elétron do nível (n-1) contribui com 0,85.

- Cada elétron de nível (n-2) ou inferior contribui com 1,00.

- Quando o elétron protegido está em um grupo (nd) ou (nF), cada elétron de um grupo à esquerda do grupo (nd) ou (nF) contribui com 1,00.

Assim, o cálculo começa:

Primeiro exemplo

No caso em que o único elétron na camada mais externa do átomo está no orbital 4s, sua carga nuclear efetiva pode ser determinada da seguinte forma:

(1s²) (2s²2p⁵) (3s²3p⁶) (3d⁶) (4s¹)

O número médio de elétrons que não pertencem ao nível mais externo é então calculado:

S = (8 x (0,85)) + (10 x 1,00)) = 16,80

Tomando o valor de S, passamos a calcular Z *:

Z * = 19,00 - 16,80 = 2,20

Segundo exemplo

Neste segundo caso, o único elétron de valência está no orbital 4s. Sua carga nuclear efetiva pode ser determinada da mesma maneira:

(1s²) (2s²2p⁶) (3s²3p⁶) (3d¹)

Novamente, o número médio de elétrons de não valência é calculado:

S = (18 x (1,00)) = 18,00

Finalmente, com o valor de S, podemos calcular Z *:

Z * = 19,00 - 18,00 = 1,00

conclusão

Fazendo uma comparação dos resultados anteriores, pode-se observar que o elétron presente no orbital 4sé atraído para o núcleo do átomo por forças maiores do que aquelas que atraem o elétron que está localizado no orbital 3d. Portanto, o elétron no orbital 4s tem uma energia menor que o orbital 3d.

Assim, conclui-se que um elétron pode estar localizado no orbital 4s em seu estado fundamental, enquanto no orbital 3d ele está em um estado de excitação.

Referências

Wikipedia. (2018). Wikipedia. Recuperado de en.wikipedia.org
Chang, R. (2007). Química. Nona edição (McGraw-Hill).
Sanderson, R. (2012). Ligações químicas e energia de ligações. Recuperado de books.google.co.ve
Facer. G. (2015). Estudante de Química Nível A de Edexcel A de George Facer - Livro 1. Recuperado de books.google.co.ve
Raghavan, P. S. (1998). Conceitos e problemas em química inorgânica. Recuperado de books.google.co.ve