Com base nas regras de Slater e nos seus conhecimentos sobre o assunto, resolva os exercícios abaixo.
- Analisando seus cálculos do item anterior e seus conhecimentos sobre propriedades periódicas, julgue como verdadeira ou falsa cada uma das seguintes sentenças. Justifique as falsas.
c) ( ) Quanto mais próximo um elétron está do núcleo, menor deve ser a blindagem sobre ele e, por isso, maior a carga nuclear efetiva.
Passo 1
O enunciado pede que eu julgue como verdadeira ou falsa a sentença a seguir (usando as regras de Slater e propriedades periódicas) e justifique quando for falsa:
“Quanto mais próximo um elétron está do núcleo, menor deve ser a blindagem sobre ele e, por isso, maior a carga nuclear efetiva.”
Informações relevantes dadas pelo enunciado:
- Deve-se usar a ideia das regras de Slater (ou, em geral, do conceito de blindagem/efeito de crivo) para avaliar a sentença.
- A sentença relaciona distância do elétron ao núcleo, intensidade da blindagem sofrida pelo elétron e a carga nuclear efetiva que ele percebe.
Passo 2
Explicando o que é carga nuclear efetiva e blindagem (aulaszinhas rápidas e gentis).
- A carga nuclear efetiva é a carga positiva “efetiva” que um elétron sente do núcleo depois de descontar a influência de outros elétrons que o atenuam. Denotamos por
. - Uma definição prática usada é a fórmula
onde
é o número atômico (carga real do núcleo) e
é a constante de blindagem (soma das contribuições dos outros elétrons que reduzem a atração nuclear).
- Intuição: elétrons que ficam entre o núcleo e o elétron em questão (elétrons internos) bloqueiam fortemente o campo nuclear; elétrons fora do orbital do elétron em questão praticamente não o blindam. Além disso, elétrons na mesma camada blindam parcialmente.
Passo 3
Resumo (simplificado) das regras de Slater usadas com mais frequência (para orbitais
e
):
- Para um elétron em um orbital do tipo
ou : - Cada outro elétron no mesmo nível principal
contribui com para (exceto no caso , onde o outro contribui com ). - Cada elétron no nível
contribui com . - Cada elétron em níveis com
ou menores contribui com .
- Cada outro elétron no mesmo nível principal
- Interpretação: elétrons em níveis menores (mais próximos do núcleo) blindam muito (valor próximo de
); elétrons no mesmo nível blindam pouco; elétrons em níveis maiores praticamente não blindam o elétron interno (contribuição zero para o caso do elétron interno).
Passo 4
Aplicando a ideia com um exemplo concreto (para fixar e mostrar o efeito da proximidade).
Considere o átomo de lítio, com configuração eletrônica e
.
Considere o átomo de lítio, com configuração eletrônica
- Vamos calcular aproximadamente
para um elétron e para o elétron usando as regras de Slater.
Para um elétron
(caso especial do
):
- Outros elétrons que contribuem para
: o outro elétron dá . Elétrons de camadas mais externas ( aqui) não blindam esse elétron interno segundo Slater (contribuição zero). - Logo
e
Para o elétron
:
- Elétrons no mesmo nível
: não há outro elétron neste caso (só ele), então contribuição nula por pares do mesmo nível aqui. - Elétrons no nível
: existem dois elétrons , cada um contribui com . - Logo
e
Passo 5
Interpretação dos números do exemplo e conclusão da razão física.
- Do cálculo acima:
- Para o elétron mais próximo (
) obteve-se . - Para o elétron mais afastado (
) obteve-se .
- Para o elétron mais próximo (
- Isso mostra claramente que o elétron mais próximo do núcleo percebe uma carga nuclear efetiva maior, porque a blindagem sobre ele é menor.
- Físicamente: os elétrons internos (pequeno
) têm alta penetração perto do núcleo e não são bem blindados por elétrons externos; já elétrons externos são fortemente blindados pelos elétrons internos (contribuição por elétron interno), reduzindo muito que eles sentem.
Passo 6
Comentário adicional para fixar (um exemplo mental rápido e a regra geral):
- Regra geral prática: quanto menor o número quântico principal
do orbital do elétron, maior tende a ser que ele sente. Em outras palavras: elétrons internos ≈ pouca blindagem ≈ grande ; elétrons externos ≈ muita blindagem pelos internos ≈ pequeno . - Isso explica, por exemplo, por que elétrons de valência são mais facilmente removidos (menor
) do que elétrons internos.
Resposta
Verdadeiro.