Departamento de Química – ICEx – UFMG

Química Geral

Carga Nuclear Efetiva (Zef)

Regras de Slater

Para determinar a carga nuclear efetiva, os elétrons são divididos em grupos: (1s); (2s, 2p); (3s, 3p); (3d); (4s, 4p);

(4d); (4f); (5s, 5p); (5d); (5f)...

Para qualquer elétron de um dado grupo, a constante de blindagem é a soma das seguintes parcelas:

a) zero para qualquer grupo exterior ao grupo do elétron considerado;

b) 0,35 para cada um dos outros elétrons do mesmo grupo que o elétron considerado, exceto no grupo (1s), onde

o valor de contribuição é de 0,30;

c) 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;

d) se o elétron considerado pertencer a um grupo (nd) ou (nf), cada elétron dos grupos mais internos contribui

com 1,00.

Com base nas regras de Slater e nos seus conhecimentos sobre o assunto, resolva os exercícios abaixo.

1) Calcule a carga nuclear efetiva para o elétron mais externo de cada um destes elementos:

a) 5B b) 6C c) 7N d) 8O e) 9F

a) B5: 1s22s

22p

1

c) N7: 1s22s

22p

3

e) F9: 1s22s

22p

5

2) Calcule a carga nuclear efetiva para o elétron mais externo de cada um destes elementos:

a) 4Be c) 14Si e) 32Ge g) 50Sn i) 63Eu

b) 12Mg d) 20Ca f) 38Sr h) 56Ba j) 82Pb

e) 32Ge: (1s2)(2s

22p

6)(3s

23p

6)(3d

10)(4s

24p

2)

h) 56Ba: (1s2)(2s

22p

6)(3s

23p

6)(3d

10)(4s

24p

6)(4d

10)(5s

25p

6)(6s

2)

i) 63Eu: (1s2)(2s

22p

6)(3s

23p

6)(3d

10)(4s

24p

6)(4d

10)(4f

7)(5s

25p

6)(6s

2)

3) Faça o que se pede.

a) Calcule a carga nuclear efetiva para o elétron mais externo dos elementos rubídio e césio.

37Rb: (1s2)(2s

22p

6)(3s

23p

6)(3d

10)(4s

24p

6)(5s

1)

55Cs: (1s2)(2s

22p

6)(3s

23p

6)(3d

10)(4s

24p

6)(4d

10)(5s

25p

6)(6s

1)

b) Calcule a carga nuclear efetiva para o elétron mais externo do potássio.

19K: (1s2)(2s

22p

6)(3s

23p

6)(4s

1)

c) Calcule a carga nuclear efetiva para um elétron dos orbitais 2s, 3s e 3p do potássio.

2s →

3s →

3p →

4) Analisando seus cálculos do item anterior e seus conhecimentos sobre propriedades periódicas, julgue como verda-

deira ou falsa cada uma das seguintes sentenças. Justifique as falsas.

a) (V) É possível observar que as cargas nucleares efetivas de dois elementos de um mesmo grupo da Tabela Peri-

ódica tendem a um mesmo valor.

b) (F) A carga nuclear efetiva independe do subnível em que se encontra o elétron considerado, dependendo, por-

tanto, apenas do nível eletrônico do mesmo.

c) (V) Quanto mais próximo um elétron está do núcleo, menor deve ser a blindagem sobre ele e, por isso, maior a

carga nuclear efetiva.

d) (F) Uma vez que os elétrons externos ao elétron considerado não exercem blindagem sobre o mesmo, para

quaisquer elementos químicos, um elétron de mesmo orbital tem sempre a mesma carga nuclear efetiva.

b) A carga nuclear efetiva é a carga nuclear observada em um elétron levando em conta a blindagem sofrida por ou-

tros elétrons. Como cada orbital acomoda diferentes números de elétrons, a depende do nível e subnível do elé-

tron considerado.

d) Apesar de elétrons externos ao elétron considerado não exercerem blindagem sobre ele, diferentes elementos quí-

micos apresentam diferentes valores de carga nuclear efetiva para elétrons de um mesmo orbital por apresentarem

diferentes números atômicos.

5) Leia o trecho:

“(...) pode-se calcular a energia do orbital 1s, que é exatamente a energia de ionização do átomo de hidrogênio. Ob-

serva-se que a energia de ionização está relacionada com o fator . Como a carga nuclear (ou seja, o número

atômico ) aumenta mais rapidamente que o número quântico principal ( ), esperaríamos um aumento contínuo do

potencial de ionização, ou seja, a energia necessária para retirar um elétron do átomo. Entretanto, se observarmos a

energia de ionização dos átomos de hidrogênio e lítio ( e , respectivamente), verifica-

remos ocorrer a diminuição da energia.” DUARTE, H. A. Carga nuclear efetiva e sua consequência para a compreensão da estrutura eletrônica dos átomos.

Química Nova na Escola, n. 17, mai. 2003. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc17/a06.pdf>. Acesso em: 04 out. 2011.

Com base em seus conhecimentos sobre carga nuclear efetiva e propriedades periódicas, proponha uma razão para a

diminuição da energia de ionização citada no texto.

Essa diferença de energia de ionização é causada por dois fatores: o elétron alocado no subnível 2s do lítio sofre blin-

dagem pelos elétrons do subnível 1s e, além disso, ele se encontra mais afastado do núcleo, pois o raio atômico do

hidrogênio é menor que do lítio. Essas duas razões deixam o elétron do lítio “mais livre” para ser retirado que o único

elétron do hidrogênio.

Referências e bibliografia recomendada:

ATKINS, P., JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. – 3ed. – Porto Alegre :

Bookman, 2006.

BROWN, T.L., LEMAY, H.E., BURSTEN, B.E., BURDGE, J.R. Química: a ciência central. – 9ed. – São Paulo : Pearson

Prentice Hall, 2005.

KOTZ, J.C., TREICHEL, P.M., WEAVER, G.C. Química geral e reações químicas. – 6ed. – São Paulo : Cengage Learning,

2009. Vol. 1.