Carga Nuclear Eficaz do Potássio: O Que Ele Consiste (Com Exemplos)

A carga de potássio nuclear efetiva é +1. A carga nuclear efetiva é a carga positiva total que um elétron pertence a um átomo com mais de um elétron. O termo "eficaz" descreve o efeito de proteção exercido pelos elétrons próximos ao núcleo, a partir de sua carga negativa, para proteger os elétrons dos orbitais superiores.

Essa propriedade tem uma relação direta com outras características dos elementos, tais como suas dimensões atômicas ou sua disposição para formar íons. Desta forma, a noção de carga nuclear efetiva fornece uma maior compreensão das conseqüências 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 da blindagem de elétrons produz uma diminuição nas forças de atração eletrostática entre os prótons (partículas carregadas positivamente) do núcleo do átomo. e os elétrons nos níveis externos.

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

Qual é a carga nuclear efetiva?

Quando é um átomo que tem apenas um elétron (tipo hidrogênio), esse único elétron percebe a carga positiva líquida do núcleo. Por outro lado, quando um átomo tem mais de um elétron, a atração de todos os elétrons externos em direção ao núcleo é experimentada e, simultaneamente, a repulsão entre esses elétrons.

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

Da mesma forma, quanto maior esse efeito, menor é 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 _eff ou Z *) é usada a seguinte equação proposta por Slater:

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 que estão entre o núcleo e o elétron que está sendo estudado (número de elétrons que não são valência).

Carga efetiva de potássio nuclear

O acima implica que, tendo 19 protões no seu núcleo, a sua carga nuclear é +19. Como falamos de um átomo neutro, isso significa que ele tem o mesmo número de prótons e elétrons (19).

Nesta ordem de idéias, temos que a carga nuclear efetiva de potássio é calculada por uma operação aritmética, subtraindo-se o número de elétrons internos de sua carga nuclear, conforme abaixo:

(+19 - 2 - 8 - 8 = +1)

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

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 explicados de carga de potássio nuclear efetiva

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

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

- Nenhum elétron à direita do grupo (n s, n p ) contribui para o cálculo.

- Cada elétron no grupo (n s, n p ) contribui com 0, 35. Cada elétron do nível (n-1) contribui com 0, 85.

- Cada elétron de nível (n-2) ou menor contribui com 1.00.

- Quando o elétron protegido estiver em um grupo (n d ) ou (n f ), cada elétron em um grupo à esquerda do grupo (n d ) ou (n f ) contribuirá com 1.00.

Assim, o cálculo começa:

Primeiro exemplo

No caso de o único elétron da camada mais externa do átomo estar no orbital de 4 s, sua carga nuclear efetiva pode ser determinada da seguinte maneira:

(1 s 2) (2 s 22 p 5) (3 s 23 p 6) (3 d 6) (4 s 1)

A média de elétrons não pertencentes ao nível mais externo é então calculada:

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

Tendo o valor de S, nós continuamos a calcular Z *:

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

Segundo exemplo

Neste segundo caso, o único elétron de valência é encontrado no orbital de 4 s. Você pode determinar sua carga nuclear efetiva da mesma maneira:

(1 s 2) (2 s 22 p 6) (3 s 23 p 6) (3 d 1)

Mais uma vez, a média dos elétrons de não-valência é calculada:

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 de 4 s é atraído para o núcleo do átomo por forças maiores que aquelas que atraem o elétron que está localizado no orbital 3 d . Portanto, o elétron no orbital de 4 s tem uma energia menor que a do orbital de 3 d .

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