Com base nas regras de Slater e nos seus conhecimentos sobre o assunto, resolva os exercícios abaixo.
  1. 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 \;Z_{\rm eff}.
  • Uma definição prática usada é a fórmula
Z_{\rm eff}=Z-S,
onde \;Z é o número atômico (carga real do núcleo) e \;S 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 s e p):
  • Para um elétron em um orbital do tipo ns ou np:
    • Cada outro elétron no mesmo nível principal n contribui com \;0{,}35 para \;S (exceto no caso 1s, onde o outro 1s contribui com \;0{,}30).
    • Cada elétron no nível n-1 contribui com \;0{,}85.
    • Cada elétron em níveis com n-2 ou menores contribui com \;1{,}00.
  • Interpretação: elétrons em níveis menores (mais próximos do núcleo) blindam muito (valor próximo de \;1); 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 1s^{2}2s^{1} e Z=3.
  • Vamos calcular aproximadamente \;Z_{\rm eff} para um elétron 1s e para o elétron 2s usando as regras de Slater.
Para um elétron 1s (caso especial do 1s):
  • Outros elétrons que contribuem para \;S: o outro elétron 1s \;0{,}30. Elétrons de camadas mais externas ( 2s aqui) não blindam esse elétron interno segundo Slater (contribuição zero).
  • Logo
S_{1s}=0{,}30
e
Z_{{\rm eff},1s}=Z-S_{1s}=3-0{,}30=2{,}70.
Para o elétron 2s:
  • Elétrons no mesmo nível n=2: não há outro elétron 2s neste caso (só ele), então contribuição nula por pares do mesmo nível aqui.
  • Elétrons no nível n-1=1: existem dois elétrons 1s, cada um contribui com \;0{,}85.
  • Logo
S_{2s}=2\times0{,}85=1{,}70
e
Z_{{\rm eff},2s}=3-1{,}70=1{,}30.

Passo 5

Interpretação dos números do exemplo e conclusão da razão física.
  • Do cálculo acima:
    • Para o elétron mais próximo ( 1s) obteve-se \;Z_{{\rm eff},1s}=2{,}70.
    • Para o elétron mais afastado ( 2s) obteve-se \;Z_{{\rm eff},2s}=1{,}30.
  • 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 n) têm alta penetração perto do núcleo e não são bem blindados por elétrons externos; já elétrons externos são fortemente blindados pelos elétrons internos (contribuição \sim1{,}00 por elétron interno), reduzindo muito \;Z_{\rm eff} 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 \;n do orbital do elétron, maior tende a ser \;Z_{\rm eff} que ele sente. Em outras palavras: elétrons internos ≈ pouca blindagem ≈ grande \;Z_{\rm eff}; elétrons externos ≈ muita blindagem pelos internos ≈ pequeno \;Z_{\rm eff}.
  • Isso explica, por exemplo, por que elétrons de valência são mais facilmente removidos (menor \;Z_{\rm eff}) do que elétrons internos.

Resposta

Verdadeiro.

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