Qual o efeito que que associa o fato de os orbitais spdef de um mesmo nível de energia n não são mais degenerados em um átomo polieletrônico, sendo que a ordem de energia para átomos polieletrônicos é normalmente:
?
Passo 1
Beleza, o enunciado tá perguntando: “Por que, num átomo com vários elétrons, os orbitais de mesmo nível n (ou seja, ns, np, nd, nf) não têm mais a mesma energia (não são degenerados)? E qual é o nome desse efeito, já que a ordem normal de energia é ns < np < nd < nf?”
Aqui o conteúdo é estrutura eletrônica de átomos polieletrônicos, a ideia de carga nuclear efetiva, blindagem (screening) e penetração de orbital. Vamos precisar entender como a interação elétron–elétron faz cada orbital “sentir” menos ou mais a atração do núcleo.
Aqui o conteúdo é estrutura eletrônica de átomos polieletrônicos, a ideia de carga nuclear efetiva, blindagem (screening) e penetração de orbital. Vamos precisar entender como a interação elétron–elétron faz cada orbital “sentir” menos ou mais a atração do núcleo.
Passo 2
Em átomo de hidrogênio (1 elétron) todos os orbitais de mesmo n têm a mesma energia porque não há repulsão eletrônica interna. Mas num átomo polieletrônico o cenário muda:
- Cada elétron “tampa” parte da carga positiva do núcleo dos elétrons mais externos, reduzindo a atração que esses externos sentem. Isso é o chamado efeito de blindagem ou screening.
- Orbitais diferentes têm formatos diferentes, então “penetram” o núcleo e a região ocupada por outros elétrons de maneiras diversas. Quanto mais penetra no núcleo, mais forte é a atração líquida que o elétron sente.
Para quantificar essa atração líquida usamos a carga nuclear efetiva
onde
• é a carga real do núcleo,
• é o fator de blindagem (slateriano, por exemplo).
•
•
A energia aproximada de um orbital “hidrogenoide” com essa carga efetiva é
Como orbitais s têm maior penetração (chegam mais perto do núcleo), eles têm
menor e, portanto,
maior. Logo,
é mais negativo (mais estável). Em seguida vêm os p, depois os d, depois os f, pois cada vez penetram menos e “veem” menos a carga nuclear.
Passo 3
Recapitulando e dando nome ao efeito:
- A diferença de energia entre ns, np, nd, nf num átomo com elétrons múltiplos surge da combinação de blindagem (screening) e penetração de cada tipo orbital.
- Esse conjunto de fenômenos recebe o nome de efeito de blindagem eletrônica (ou efeito de apantallamiento) e, de modo relacionado, fala-se também em efeito de penetração do orbital.
Resposta
O efeito responsável é o efeito de blindagem (screening), associado também ao efeito de penetração dos orbitais.