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Porque elétrons com elevado número quântico principal conseguem se manter energeticamente estáveis no átomo em relação ao efeito da carga nuclear?

Química

EE Santos Dumont


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Camila Assis Verified user icon

Há mais de um mês

O Efeito da Blindagem: A equação E = -R Z2/n2, onde R = 313,6 Kcal/mol de elétrons mostra que a energia de um elétron em um átomo é função de Z2/n2. Como a carga nuclear e, portanto, o número atômico (Z) aumenta muito mais rapidamente do que o número quântico principal (n) é de se esperar que a energia necessária para remover um elétron de um átomo pode continuamente aumentar com o número atômico. Tal situação nem sempre se verifica, como podemos ver quando comparamos a energia de ionização do hidrogênio (Z=1 e E. I. = 13,6eV) com a do lítio (Z=3 e E. I. = 5,4eV). Esta energia corresponde à carga eletrônica protegida da ação do núcleo – Efeito de Blindagem.

A densidade eletrônica do orbital 1s está entre o núcleo e a densidade eletrônica do orbital 2s. As leis da eletrostática nos dizem que quando uma carga de teste esta fora de uma gaiola de carga, tal como aquela representada pelos elétrons 1s, o potencial é exatamente o mesmo, como se o último fosse localizado no núcleo. Neste caso o elétron de valência no orbital 2s poderia experimentar um potencial equivalente a uma carga líquida de um (Z* = 1). Uma carga que penetrasse a gaiola poderia não ser protegido e experimentaria um potencial equivalente a uma carga nuclear completa (Z = 3). Isto não significa uma implicação de que a energia dos elétrons 2s varie como ele penetre nos orbitais 1s, mas a energia é determinada pela carga nuclear efetiva, que é alguma coisa menor que a carga nuclear Z isto é,

Z* = Z-S, onde S é a constante de blindagem.

Assim, para o lítio que tem configuração eletrônica 1s22s1 o elétron a ser afastado será o 2s1. Sendo os orbitais 1s mais internos protegem o núcleo de agir sobre o 2s1 e a carga nuclear não será mais 3 e sim algo menor.

Fonte: Periodicidade Química, UFAL, 2009.

O Efeito da Blindagem: A equação E = -R Z2/n2, onde R = 313,6 Kcal/mol de elétrons mostra que a energia de um elétron em um átomo é função de Z2/n2. Como a carga nuclear e, portanto, o número atômico (Z) aumenta muito mais rapidamente do que o número quântico principal (n) é de se esperar que a energia necessária para remover um elétron de um átomo pode continuamente aumentar com o número atômico. Tal situação nem sempre se verifica, como podemos ver quando comparamos a energia de ionização do hidrogênio (Z=1 e E. I. = 13,6eV) com a do lítio (Z=3 e E. I. = 5,4eV). Esta energia corresponde à carga eletrônica protegida da ação do núcleo – Efeito de Blindagem.

A densidade eletrônica do orbital 1s está entre o núcleo e a densidade eletrônica do orbital 2s. As leis da eletrostática nos dizem que quando uma carga de teste esta fora de uma gaiola de carga, tal como aquela representada pelos elétrons 1s, o potencial é exatamente o mesmo, como se o último fosse localizado no núcleo. Neste caso o elétron de valência no orbital 2s poderia experimentar um potencial equivalente a uma carga líquida de um (Z* = 1). Uma carga que penetrasse a gaiola poderia não ser protegido e experimentaria um potencial equivalente a uma carga nuclear completa (Z = 3). Isto não significa uma implicação de que a energia dos elétrons 2s varie como ele penetre nos orbitais 1s, mas a energia é determinada pela carga nuclear efetiva, que é alguma coisa menor que a carga nuclear Z isto é,

Z* = Z-S, onde S é a constante de blindagem.

Assim, para o lítio que tem configuração eletrônica 1s22s1 o elétron a ser afastado será o 2s1. Sendo os orbitais 1s mais internos protegem o núcleo de agir sobre o 2s1 e a carga nuclear não será mais 3 e sim algo menor.

Fonte: Periodicidade Química, UFAL, 2009.

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