Carga Nuclear Efectiva

La Carga Nuclear Efectiva

Son propiedades químicas de los elementos que dependen fundamentalmente de la carga nuclear efectiva ( Zefect.).

La carga nuclear efectiva es la fuerza con la que el núcleo atrae a los electrones externos. La carga nuclear efectiva depende de la carga nuclear (Z) y el efecto de pantalla (σ) que es el factor de Slater o cociente de apantallamiento

En general, un efecto pantalla es aquel capaz de atenuar una fuerza o interacción. En física atómica, el efecto pantalla sobre los electrones más externos en un átomo se describe como el la atenuación de la fuerza atractiva neta sobre el electrón, debido a la presencia de otros electrones en capas inferiores y cercanas

La carga nuclear es igual al número atómico o sea al número de protones en el núcleo del átomo del elemento. El efecto de pantalla depende de los electrones, de tal forma que a mayor número de electrones mayor es el efecto de pantalla.

La forma de calcular la carga nuclear efectiva es utilizando la siguiente fórmula:

Z efect.= Z- σ

Para calcular el factor de Slater σ se deben tomar la posición del electrón en la configuración electrónica, y de acuerdo al orbital en que se encuentra:

A).-si el electrón está en los orbitales que permanecen en el nivel como son los orbitales ns y np o;

B).-si está en los orbitales en los orbitales nd o nf que son orbitales expandidos, ya que nd se expande hasta por encima de (n+1)s y nf se expande por encima de (n+2)s.

Se realizan a partir de:

Primero.- se saca la configuración electrónica de acuerdo al elemento que se trate (use el número atómico y la configuración electrónica en notación semidesarrollada: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10…..).

Segundo.- De la configuración electrónica se tomara una secuencia donde todos los orbitales del mismo n (nivel de energía) y en el caso de los orbitales ns y np se hará un binomio (ns, np) sumando los electrones en dichos orbitales y se colocaran en la parte superior derecha del paréntesis, para los orbitales (nd) y (nf) estos estarán en forma individual y los electrones se tratara de la misma forma y esta secuencia será: (1s)2 (2s, 2p)8 (3s, 3p)8 (3d)10 (4s, 4p)8 (4d)10 (4f)14……..

A).- El electrón al que se calculara su carga nuclear efectiva (Z efect,) se encuentra en los orbitales ns o np dentro del binomio (ns, np).

• Los electrones que están en orbitales a la derecha del binomio, estos no apantallan al electrón de referencia, por lo que tendrán cada uno, una disminución o atenuación de la carga nuclear con valor de cero unidades de carga atenuada.

Ejm: Si el electrón está en (4s, 4p)8 los orbitales a la derecha serán (4d)10 (4f)14…… por lo que estos tienen valor de cero unidades de carga atenuada (uca).

• Los electrones en mismo nivel y en los orbitales del binomio (ns, np) del electrón de referencia, estos si disminuyen o atenúan la carga nuclear y cada uno de los electrones tiene un valor de 0.35 unidades de carga atenuada.

Ejm: de (4s, 4p)8 los electrones diferentes al de referencia son: 8 - 1 = 7 electrones, entonces la carga que atenúan es de 7 x 0.35 = 2.45 uca.

• Los electrones en el nivel energético siguiente entre el nivel energético (n) del electrón referido y el núcleo, o sea (n-1), los electrones de este nivel atenuaran cada uno un valor de 0.85 uca.

Ejm: binomio (4s, 4p)8 el nivel n =4 por lo que n-1 = 4-1 = 3, y los orbitales son: (3s, 3p)8 (3d)10 los electrones son 8 + 10 = 18 electrones y la carga nuclear que disminuyen son 18 x 0.85= 15.30 uca.

• Los electrones que están en los restantes niveles energéticos entre el nivel energético (n) del electrón referido y el núcleo, o sea (n-2), (n-3)…. los electrones de estos niveles atenuaran cada uno un valor de 1.00 uca.

Ejm: los niveles serán

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