Calcule a carga nuclear efetiva para um elétron nos orbitais
e
da camada de valência do Ni. Escreva a configuração eletrônica do ion
e justifique como base nos resultados da carga nuclear efetiva.
Passo 1
O exercício pede pra gente calcular a carga nuclear efetiva (Z_eff) de um elétron nos orbitais 4s e 3d do Ni (Z=28) usando as regras de Slater. Depois, quer a configuração eletrônica do íon Ni²⁺ e uma justificativa baseada nesses Z_eff.
Conteúdo: carga nuclear efetiva e regras de Slater. Vamos precisar da configuração eletrônica completa do Ni e aplicar as “forçinhas de blindagem” de cada grupo de elétrons.
Conteúdo: carga nuclear efetiva e regras de Slater. Vamos precisar da configuração eletrônica completa do Ni e aplicar as “forçinhas de blindagem” de cada grupo de elétrons.
Passo 2
Teoria e cálculo de Z_eff para o elétron 4s:
- Z_eff é dado por
onde σ é a blindagem total.
2) Regras de Slater (para elétrons s/p):
2) Regras de Slater (para elétrons s/p):
- Outros elétrons no mesmo n (n=4): cada um “blinda” 0,35.
- Elétrons em n–1 (n=3): cada um blinda 0,85.
- Elétrons em n–2 ou menor (n≤2): cada um blinda 1,00.
- Configuração do Ni: 1s² 2s²2p⁶ 3s²3p⁶ 3d⁸ 4s².
- Para um dos 4s:
- Mesma camada (outro 4s): 1×0,35 = 0,35
- n=3 (3s²3p⁶3d⁸ =16e–): 16×0,85 =13,60
- n≤2 (1s²2s²2p⁶ =10e–): 10×1,00 =10,00
Logo σ₄s = 0,35 + 13,60 + 10,00 = 23,95.
Passo 3
Cálculo de Z_eff para um elétron 3d:
- Regras de Slater (para elétrons d/f):
- Elétrons no mesmo subnível (outros 7 de 3d): cada um =0,35.
- Todos os demais (inclui 4s, 3s, 3p, 2s, 2p, 1s): cada um =1,00.
- Contagem:
- Mesma subcamada: 7×0,35 =2,45
- Outros elétrons: total Ni=28 – 1 (o nosso) – 7 =20 elétrons → 20×1,00 =20,00
σ₃d = 2,45 + 20,00 =22,45
Passo 4
Comparando, Z_eff(3d)=5,55 é maior que Z_eff(4s)=4,05. Isso significa que os elétrons 3d são mais “puxados” pelo núcleo, ficam mais firmes, enquanto o 4s é mais externo. Ao formar Ni²⁺, os elétrons removidos vêm do orbital que menos segura, ou seja, o 4s.
Resposta
Z_eff(4s) ≈ 4,05
Z_eff(3d) ≈ 5,55
Configuração de Ni²⁺: [Ar],3d⁸
Justificativa: como Z_eff(4s)<Z_eff(3d), os elétrons 4s são removidos antes, sobrando apenas os 3d⁸.
Z_eff(3d) ≈ 5,55
Configuração de Ni²⁺: [Ar],3d⁸
Justificativa: como Z_eff(4s)<Z_eff(3d), os elétrons 4s são removidos antes, sobrando apenas os 3d⁸.