A carga nuclear efetiva influencia o raio atômico, a energia de ionização e a afinidade eletrônica. Defina carga nuclear efetiva.
a. Explique como ela varia ao longo dos períodos e grupos.
b. Relacione essa variação com as principais propriedades periódicas.

Passo 1

O enunciado pede para definirmos a carga nuclear efetiva, vermos como ela varia ao longo dos períodos e grupos da tabela periódica e, finalmente, relacionar essa variação com as propriedades periódicas principais (raio atômico, energia de ionização e afinidade eletrônica). Iremos usar o conceito de blindagem eletrônica e a fórmula aproximada de Slater para entender essa carga efetiva.

Passo 2

A carga nuclear efetiva ( Zrm eff) é a carga positiva real que um elétron externo “vê” no núcleo, depois de levar em conta o bloqueio (blindagem) causado pelos demais elétrons. Em termos simplificados:
Zrm eff = Z - S
onde Z é o número atômico (número de prótons) e S é a constante de blindagem, que soma a contribuição dos elétrons internos usando, por exemplo, as regras de Slater. Quanto maior S, mais os elétrons internos “reduzem” a atração nuclear sentida pelos elétrons de valência.

Passo 3

Ao percorrer um período (da esquerda para a direita), Z aumenta em 1 unidade a cada átomo e S cresce muito pouco, pois adicionamos elétrons no mesmo nível e eles não blindam bem uns aos outros. Logo, Zrm eff aumenta de forma quase linear.
Descendo um grupo (de cima para baixo), Z também aumenta, mas S aumenta de modo mais significativo porque acrescentamos camadas eletrônicas completas que blindam fortemente as camadas internas. O resultado é que a variação de Zrm eff para o elétron mais externo é pequena ou aumenta levemente, mas bem menos do que num período.

Passo 4

O valor de Zrm eff controla diretamente as propriedades periódicas:
  1. Raio atômico: Quanto maior Zrm eff, maior a atração pelos elétrons de valência, puxando-os para mais perto do núcleo e reduzindo o raio. Isso explica a diminuição do raio ao longo do período. Descendo o grupo, o acréscimo de camadas vence o pequeno aumento de Zrm eff, e o raio cresce.
  2. Energia de ionização: É a energia necessária para retirar um elétron. Aumenta com Zrm eff porque elétrons mais fortemente ligados exigem mais energia. Por isso IE cresce ao longo do período e diminui ao descer o grupo.
  3. Afinidade eletrônica: Reflete a energia liberada ao ganhar um elétron. Quanto maior Zrm eff, mais fácil o átomo atrai elétrons, aumentando a afinidade. Assim, a afinidade tende a aumentar (mais negativa) da esquerda para a direita e a diminuir (menos negativa) de cima para baixo.

Resposta

Definição:
Zrm eff = Z - S,
com S medindo a blindagem dos elétrons internos.
Variação:
– Ao longo do período: Zrm eff aumenta fortemente.
– Descendo o grupo: Zrm eff aumenta pouco.
Relação com propriedades:
– Raio atômico decresce quando Zrm eff cresce;
– Energia de ionização e afinidade eletrônica crescem com Zrm eff.

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