Mostre a configuração eletrônica dos seguintes elementos e calcule as suas respectivas cargas nucleares efetivas:
a) Carbono (Z=6)
b) Alumínio ( Z=13 )
c) Enxofre ( Z = 16)
d) Cálcio ( Z = 20)
Qual dos elementos apresentam a maior constante de blindagem?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado pede para a gente mostrar a configuração eletrônica de quatro elementos diferentes e calcular a carga nuclear efetiva de cada um. Além disso, precisamos identificar qual deles tem a maior constante de blindagem. Para isso, vamos usar conhecimentos de estrutura eletrônica e teoria da carga nuclear efetiva.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é configuração eletrônica. Ela mostra como os elétrons estão distribuídos nos orbitais de um átomo. A carga nuclear efetiva ( Zef) é a atração líquida que os elétrons sentem do núcleo, considerando o efeito de blindagem dos outros elétrons.

Passo 3

Vamos começar com o Carbono, que tem Z = 6. A configuração eletrônica é:
1s^2, 2s^2, 2p^2
Isso significa que há dois elétrons no primeiro nível de energia (1s), dois no segundo nível no orbital s (2s) e dois no orbital p (2p).

Passo 4

Agora, calculando a carga nuclear efetiva do Carbono. Usamos a fórmula:
Zef = Z - S
Onde S é o número de elétrons que blindam a carga nuclear. Para o Carbono:
  • Z = 6
  • S é aproximadamente 2 (elétrons no nível interno 1s)
Então,
Zef = 6 - 2 = 4

Passo 5

Vamos para o Alumínio, com Z = 13. A configuração eletrônica é:
1s^2, 2s^2, 2p^6, 3s^2, 3p^1
Temos dois elétrons no 1s, dois no 2s, seis no 2p, dois no 3s e um no 3p.

Passo 6

Calculando a carga nuclear efetiva do Alumínio:
  • Z = 13
  • S é aproximadamente 10 (todos os elétrons nos níveis internos: 1s, 2s, 2p)
Então,
Zef = 13 - 10 = 3

Passo 7

Agora, o Enxofre, com Z = 16. A configuração eletrônica é:
1s^2, 2s^2, 2p^6, 3s^2, 3p^4
Dois elétrons no 1s, dois no 2s, seis no 2p, dois no 3s e quatro no 3p.

Passo 8

Calculando a carga nuclear efetiva do Enxofre:
  • Z = 16
  • S é aproximadamente 10 (elétrons nos níveis internos: 1s, 2s, 2p)
Então,
Zef = 16 - 10 = 6

Passo 9

Por fim, o Cálcio, com Z = 20. A configuração eletrônica é:
1s^2, 2s^2, 2p^6, 3s^2, 3p^6, 4s^2
Dois elétrons no 1s, dois no 2s, seis no 2p, dois no 3s, seis no 3p e dois no 4s.

Passo 10

Calculando a carga nuclear efetiva do Cálcio:
  • Z = 20
  • S é aproximadamente 18 (elétrons nos níveis internos: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p)
Então,
Zef = 20 - 18 = 2

Resposta

As cargas nucleares efetivas são:
  • Carbono: Zef = 4
  • Alumínio: Zef = 3
  • Enxofre: Zef = 6
  • Cálcio: Zef = 2
O Enxofre apresenta a maior constante de blindagem.

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