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

Passo 1

O enunciado pede para calcular a carga nuclear efetiva Zef do elétron mais externo de cinco elementos diferentes. O conteúdo usado será a regra de Slater, que fornece um procedimento sistemático para obter a constante de blindagem S e, então, Zef = Z - S

Passo 2

A regra de Slater para um elétron valência em orbital ns ou np diz:
– Cada elétron no mesmo nível principal n (exceto ele próprio) contribui com 0,35 para S.
– Cada elétron no nível n-1 contribui com 0,85 para S.
– Todos os elétrons em níveis abaixo de n-1 contribuem com 1,00 cada para S.

Passo 3

Para o berílio ( ^4Be, Z=4), configuração (1s)^2(2s)^2. O elétron externo está em 2s.
– Blindagem dos outros elétrons em n=2: um elétron 2s to 0,35.
– Blindagem dos elétrons em n=1: dois elétrons 1s to 2times1,00=2,00.
Logo
S = 0,35 + 2,00 = 2,35
e
Zef = 4 - 2,35 = 1,65

Passo 4

Para o silício ( ^14Si, Z=14), configuração (1s)^2(2s)^2(2p)^6(3s)^2(3p)^2. O elétron externo está em 3p.
– Blindagem no mesmo nível n=3: dois 3s + um outro 3p to 3times0,35=1,05.
– Blindagem em n=2: oito elétrons 2s,2p to 8times0,85=6,80.
– Blindagem em n=1: dois elétrons 1s to 2times1,00=2,00.
Logo
S = 1,05 + 6,80 + 2,00 = 9,85
e
Zef = 14 - 9,85 = 4,15

Passo 5

Para o magnésio ( ^12Mg, Z=12), configuração (1s)^2(2s)^2(2p)^6(3s)^2. O elétron externo está em 3s.
– Blindagem no mesmo nível n=3: um outro 3s to 0,35.
– Blindagem em n=2: oito elétrons 2s,2p to 8times0,85=6,80.
– Blindagem em n=1: dois elétrons 1s to 2times1,00=2,00.
Logo
S = 0,35 + 6,80 + 2,00 = 9,15
e
Zef = 12 - 9,15 = 2,85

Passo 6

Para o cálcio ( ^20Ca, Z=20), configuração (1s)^2(2s)^2(2p)^6(3s)^2(3p)^6(4s)^2. O elétron externo está em 4s.
– Blindagem no mesmo nível n=4: um outro 4s to 0,35.
– Blindagem em n=3: oito elétrons 3s,3p to 8times0,85=6,80.
– Blindagem em níveis menores ( n=2,1): dez elétrons to 10times1,00=10,00.
Logo
S = 0,35 + 6,80 + 10,00 = 17,15
e
Zef = 20 - 17,15 = 2,85

Passo 7

Para o germânio ( ^32Ge, Z=32), configuração (1s)^2(2s)^2(2p)^6(3s)^2(3p)^6(3d)^10(4s)^2(4p)^2. O elétron externo está em 4p.
– Blindagem no mesmo nível n=4: dois 4s + um outro 4p to 3times0,35=1,05.
– Blindagem em n=3: dezoito elétrons 3s,3p,3d to 18times0,85=15,30.
– Blindagem em níveis menores ( n=2,1): dez elétrons to 10times1,00=10,00.
Logo
S = 1,05 + 15,30 + 10,00 = 26,35
e
Zef = 32 - 26,35 = 5,65

Resposta

a) Zef(Be) = 1,65
b) Zef(Si) = 4,15
c) Zef(Mg) = 2,85
d) Zef(Ca) = 2,85
e) Zef(Ge) = 5,65

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