A carga nuclear de átomo é determinado pelo número de prótons que estão dentro de seu núcleo, que denominados como número atômico "Z".
Z = carga nuclear = número de prótons
O que chamamos de Carga nuclear efetiva é a carga que um eletro polieletrônico sofre, que devido aos elétrons internos tendem a se diferenciar da carga do núcleo, e ela que atua sobre os elétrons, podemos denomina-la como "Zef".
Sabemos que os elétrons definem a identidade dos elementos químicos e os prótons são os responsáveis pelo núcleo, quando esses prótons aumentam a carga nuclear Z(n+1), um novo elétron é adicionado para equilibrar e estabilizar o átomo, quanto mais se aumenta os prótons o núcleo se estende, "cobrindo" a nuvem de elétrons agitados, quando isso ocorre, esses elétrons circulam como se fossem as pás de ventiladores em alta velocidade, não tendo um local definido ao redor do núcleo, o que leva a confusão nas orbitais "s, p, d e f". Por isso nessas regiões é adicionado uma carga negativa(-1) de um elétron, quanto maiores os efeitos de penetração, maior tende a ser a carga efetiva naquele orbital.
Todos os elétrons de um átomo é blindado para se proteger da atração da carga nuclear através de outros elétrons que possuem o mesmo nível energético, em especial pelos elétrons que se localizam nos níveis internos, o que podemos chamar de "efeito de proteção ou efeito tela", embora isso ocorra, esses elétrons de níveis internos não contribuem com cargas -1,quanto menor o efeito de penetração, menor tende a ser o efeito tela nos elétrons externos.
Podemos encontrar a carga nuclear através da seguinte expressão:
Zef = Z - S
Onde: Zef = carga nuclear efetiva, Z = carga nuclear (número atômico) e S = constante de blindagem.
Quando o número médio de elétrons protetores (S) aumentam, a Zef tende a diminuir, e quanto maior a distância do núcleo, o número de (S) tende a aumentar e Zef diminuir.
REGRAS DE SLATER
Para determinarmos a Zef, utilizamos as Regras de Slater, que determina que:
Os elétrons são divididos em diversos grupos
(1s); (2s, 2p); (3s, 3p); (3d); (4s, 4p); (4d); (4f); (5s, 5p); etc
Para cada elétron de um determinado grupo, podemos encontrar S através da somatória:
-Zero para qualquer grupo exterior ao elétron considerado.
- 0,35 para cada um dos outros elétrons do mesmo grupo que o elétron considerado, exceto no grupo 1s, no qual usa-se o valor 0,30.
-Se o elétron considerado pertencer a um grupo (ns, np), cada elétron do nível (n –1) contribui com 0,85 e cada elétron dos níveis mais internos contribui com 1,00.
-Se o elétron considerado pertencer a um grupo (nd) ou (nf), cada elétron dos grupos mais internos contribui com 1,00.
Fonte: CARGA NUCLEAR EFETIVA - UFMG.
Exemplos:
Aplicando as Regras de Slater no elemento Flúor temos:
Configuração eletrônica
F (Z = 9) 1s2 2s2 2p5
Aplicando:
Zef (2p) = 9 – [(6 x 0,35) + ( 2 x 0,85 )] = 5,20
Aplicando as Regras de Slater no elemento Níquel temos:
Configuração eletrônica
Ni (Z = 28) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8
Aplicando:
Zef (4s) = 28 - [ (1 x 0,35) + ( 16 x 0,85 ) + (10 x 1,00)] = 4,05
Zef (3d) = 28 - [(7 x 0,35) + (18 x 1,00)] = 7,55
Zef ( 1s ) = 28 - [ (1 x 0,30) ] = 27,70
Referências: CARGA NUCLEAR EFETIVA - UFMG. <disponível em: CARGA NUCLEAR EFETIVA (ufmg.br)
CARGA NUCLEAR EFETIVA- MAESTROVIRTUALE<disponível em: Carga Nuclear Efetiva: Conceito, Como Calcular e Exemplos - Maestrovirtuale.com
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