(peso: 2,5 ) Propriedades periódicas:
a) O que significa o termo Carga nuclear efetiva? Calcule a carga nuclear efetiva para o elétron mais externo de cada um destes elementos: K ; Ca ; Ge e Br.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão pede para a gente entender o que é a Carga Nuclear Efetiva e calcular essa carga para os elétrons mais externos dos elementos K (Potássio), Ca (Cálcio), Ge (Germânio) e Br (Bromo). Para resolver isso, vamos precisar saber um pouco sobre a estrutura atômica e como os elétrons são distribuídos nas camadas ao redor do núcleo.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é Carga Nuclear Efetiva. Basicamente, é a carga positiva real que um elétron sente no átomo. Mesmo que o núcleo tenha uma carga positiva igual ao número atômico (Z), os elétrons internos “blindam” essa carga, fazendo com que o elétron externo sinta uma carga menor. A fórmula para calcular a carga nuclear efetiva ( Zeff) é:
Zeff = Z - S
Onde:
  • Z é o número atômico (número de prótons no núcleo).
  • S é a constante de blindagem, que representa a contribuição dos elétrons internos para a redução da carga efetiva.

Passo 3

Para calcular S, usamos as Regras de Slater, que nos ajudam a estimar o efeito de blindagem dos elétrons internos. As regras variam um pouco dependendo da posição do elemento na tabela periódica, mas uma versão simplificada para nosso propósito é:
  • Cada elétron na mesma camada que o elétron de interesse contribui com 0,35 para S.
  • Cada elétron em uma camada interna contribui com 0,85 para S.

Passo 4

Agora, vamos aplicar isso a cada elemento:
  1. Potássio (K):
    • Número atômico, Z = 19.
    • Configuração eletrônica: $ [Ar],4s^1 $.
    • Eletrons internos (até Argônio): 18.
    • [Ar],4s^1 .
    • S = 18 times 0,85 = 15,3.
  2. Cálcio (Ca):
    • Número atômico, Zeff = 19 - 15,3 = 3,7.
    • Configuração eletrônica: $ [Ar],4s^2 $.
    • Eletrons internos: 18.
    • Z = 20.
    • [Ar],4s^2 .
  3. Germânio (Ge):
    • Número atômico, S = 18 times 0,85 = 15,3.
    • Configuração eletrônica: $ [Ar],3d{10},4s2,4p^2 $.
    • Eletrons internos (até Argônio + 10 d): 28.
    • Zeff = 20 - 15,3 = 4,7.
    • Z = 32.
  4. Bromo (Br):
    • Número atômico, [Ar],3d^10,4s^2,4p^2 .
    • Configuração eletrônica: $ [Ar],3d{10},4s2,4p^5 $.
    • Eletrons internos: 28.
    • S = 28 times 0,85 = 23,8.
    • Zeff = 32 - 23,8 = 8,2.

Resposta

A carga nuclear efetiva para o elétron mais externo é:
  • K: Zeff = 3,7
  • Ca: Zeff = 4,7
  • Ge: Zeff = 8,2
  • Br: Zeff = 11,2

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