¿Qué es la carga nuclear efectiva?
La estructura de un átomo incluye un núcleo de protones y neutrones, rodeado por una nube de electrones. Estos electrones se mantienen como parte del átomo por su atracción al núcleo cargado positivamente. Muchas propiedades de los átomos dependen de cuán fuertemente sus electrones – particularmente los electrones externos – son atraídos al núcleo. Cuando un átomo tiene más de un electrón, cada electrón es atraído al núcleo y repelido por otros electrones., La carga nuclear efectiva es entonces el campo eléctrico neto que experimenta un electrón en particular.los electrones que están más cerca del núcleo, que se conocen como electrones internos o centrales, cancelan efectivamente parte de la atracción de electrones externos o de Valencia hacia el núcleo. En efecto, protegen o escudan los electrones de Valencia parcialmente de la carga nuclear positiva. Por lo tanto, la carga nuclear efectiva es siempre menor que la carga nuclear positiva total.
¿cómo se determina la carga nuclear efectiva?,
la carga nuclear efectiva, Zeff, es el número de protones en un núcleo, Z, menos la constante de detección, σ.
Zeff = z-σ
la constante de cribado es la porción de la carga nuclear que es cribada de los electrones de Valencia por los electrones del núcleo. Como una estimación fácil, σ es generalmente cerca en valor al número de electrones del núcleo. Sin embargo, se puede encontrar una mejor predicción de la constante de cribado utilizando las reglas de Slater.
reglas de Slater
veamos un ejemplo de uso de las reglas de Slater.,
¿Cuál es la carga nuclear efectiva sentida por un electrón 4P de bromo?primero escriba la estructura electrónica en el formato de la primera regla.
(1s)2 (2s, 2p)8 (3S, 3P)8 (3d)10 (4s, 4p) 7
luego escriba una ecuación para la constante de selección de acuerdo con la regla apropiada – 3 o 4.aquí se aplica la Regla 3.hay otros 6 electrones en el mismo grupo ns, NP.hay 18 electrones en los grupos n-1. (3s, 3p y 3D)
hay 10 electrones en los grupos n-2 e inferiores. (1s, 2s y 2P)
σ= 6(0.35)+18(0.85)+10(1.00)
σ = 27.,4
entonces resta la constante de cribado de Z, el número atómico del elemento.el número atómico del bromo es 35.
35-27. 4=7.6 = Zeff
¿Qué pasa si consideramos la carga nuclear efectiva de un orbital más interno?¿Cuál es la carga nuclear efectiva sentida por un electrón 3D de bromo?
utilice la misma estructura electrónica escrita antes.
(1s)2 (2s, 2p)8 (3S, 3P)8 (3d)10 (4s, 4p) 7
luego escriba una ecuación para la constante de selección de acuerdo con la regla apropiada – 3 o 4.aquí se aplica la Regla 4.hay otros 9 electrones en el mismo grupo nd.,hay 18 electrones a la izquierda del grupo 3d.
σ= 9(0.35)+18(1.00)
σ = 21.15
entonces resta la constante de cribado de Z.
El número atómico del bromo es 35.
35-21.15=13.85=Zeff
¿Qué tipo de tendencias que vemos en la Tabla Periódica para la carga nuclear efectiva?
generalmente, Zeff aumenta a medida que avanzas a través de un período de izquierda a derecha (ver el gráfico de abajo) y permanece bastante constante a medida que avanzas hacia abajo en un grupo.,
para entender esta tendencia, es más fácil volver a la estimación de la constante de detección como simplemente el número de electrones del núcleo en un átomo. A lo largo de un período, El número de electrones del núcleo es constante. Representamos esto en nuestras configuraciones electrónicas usando abreviaturas de gases nobles. Así, el bromo – un elemento del grupo 17 en el período 4 – y el potasio – un elemento del Grupo 1 en el período 4-ambos tienen 18 electrones centrales. Lo que está cambiando es el número atómico. El bromo tiene 35 protones; el potasio tiene 19., Por lo tanto, usando la ecuación para la carga nuclear efectiva, Zeff = z – σ, vemos que el bromo tiene una carga nuclear efectiva mayor que el potasio, y que esta tendencia se espera en toda la Tabla periódica.
