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.
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 (
) 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:
onde
é o número atômico (número de prótons) e
é a constante de blindagem, que soma a contribuição dos elétrons internos usando, por exemplo, as regras de Slater. Quanto maior
, mais os elétrons internos “reduzem” a atração nuclear sentida pelos elétrons de valência.
Passo 3
Ao percorrer um período (da esquerda para a direita),
aumenta em 1 unidade a cada átomo e
cresce muito pouco, pois adicionamos elétrons no mesmo nível e eles não blindam bem uns aos outros. Logo,
aumenta de forma quase linear.
Descendo um grupo (de cima para baixo), também aumenta, mas
aumenta de modo mais significativo porque acrescentamos camadas eletrônicas completas que blindam fortemente as camadas internas. O resultado é que a variação de
para o elétron mais externo é pequena ou aumenta levemente, mas bem menos do que num período.
Descendo um grupo (de cima para baixo),
Passo 4
O valor de
controla diretamente as propriedades periódicas:
- Raio atômico: Quanto maior
, 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 , e o raio cresce. - Energia de ionização: É a energia necessária para retirar um elétron. Aumenta com
porque elétrons mais fortemente ligados exigem mais energia. Por isso IE cresce ao longo do período e diminui ao descer o grupo. - Afinidade eletrônica: Reflete a energia liberada ao ganhar um elétron. Quanto maior
, 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:
com
medindo a blindagem dos elétrons internos.
Variação:
– Ao longo do período: aumenta fortemente.
– Descendo o grupo: aumenta pouco.
Relação com propriedades:
– Raio atômico decresce quando cresce;
– Energia de ionização e afinidade eletrônica crescem com .
Variação:
– Ao longo do período:
– Descendo o grupo:
Relação com propriedades:
– Raio atômico decresce quando
– Energia de ionização e afinidade eletrônica crescem com