CARGA NUCLEAR EFETIVA DE POTÁSSIO: O QUE É E EXEMPLOS - QUÍMICA - 2025

A carga nuclear efetiva de potássio é +1. A carga nuclear efetiva é a carga positiva total percebida por um elétron pertencente a um átomo com mais de um elétron. O termo "efetivo" descreve o efeito de proteção que os elétrons exercem perto do núcleo, de sua carga negativa, para proteger os elétrons dos orbitais superiores.

Esta propriedade está diretamente relacionada a outras características dos elementos, como suas dimensões atômicas ou sua disposição para formar íons. Dessa forma, a noção de carga nuclear efetiva permite um melhor entendimento das consequências da proteção presente nas propriedades periódicas dos elementos.

Além disso, em átomos que possuem mais de um elétron - isto é, em átomos polieletrônicos - a existência de blindagem dos elétrons produz uma diminuição nas forças de atração eletrostáticas existentes entre os prótons (partículas carregadas positivamente) do núcleo do átomo. e elétrons em níveis externos.

Em contraste, a força com a qual os elétrons se repelem em átomos polieletrônicos neutraliza os efeitos das forças de atração exercidas pelo núcleo sobre essas partículas com carga oposta.

Qual é a carga nuclear efetiva?

Quando se trata de um átomo que tem apenas um elétron (tipo hidrogênio), esse único elétron percebe a carga líquida positiva do núcleo. Ao contrário, quando um átomo possui mais de um elétron, ele experimenta a atração de todos os elétrons externos em direção ao núcleo e, simultaneamente, a repulsão entre esses elétrons.

Em geral, diz-se que quanto maior a carga nuclear efetiva de um elemento, maiores serão as forças de atração entre os elétrons e o núcleo.

Da mesma forma, quanto maior for o efeito, menor será a energia pertencente ao orbital onde esses elétrons externos estão localizados.

Para a maioria dos elementos do grupo principal (também chamados de elementos representativos), essa propriedade aumenta da esquerda para a direita, mas diminui de cima para baixo na tabela periódica.

Para calcular o valor da carga nuclear efetiva de um elétron (Z _eff ou Z *), a seguinte equação proposta por Slater é usada:

Z * = Z - S

Z * refere-se à carga nuclear efetiva.

Z é o número de prótons presentes no núcleo do átomo (ou o número atômico).

S é o número médio de elétrons que estão entre o núcleo e o elétron em estudo (número de elétrons que não são de valência).

Carga nuclear efetiva de potássio

Isso implica que, tendo 19 prótons em seu núcleo, sua carga nuclear é +19. Como falamos de um átomo neutro, isso significa que ele possui o mesmo número de prótons e elétrons (19).

Nesta ordem de idéias, a carga nuclear efetiva do potássio é calculada por uma operação aritmética, subtraindo o número de elétrons internos de sua carga nuclear, conforme expresso abaixo:

(+19 - 2 - 8 - 8 = +1)

Em outras palavras, o elétron de valência é protegido por 2 elétrons do primeiro nível (o mais próximo do núcleo), 8 elétrons do segundo nível e mais 8 elétrons do terceiro e penúltimo nível; ou seja, esses 18 elétrons exercem um efeito de blindagem que protege o último elétron das forças exercidas pelo núcleo sobre ele.

Como pode ser visto, o valor da carga nuclear efetiva de um elemento pode ser estabelecido pelo seu número de oxidação. Deve-se notar que, para um elétron específico (em qualquer nível de energia), o cálculo da carga nuclear efetiva é diferente.

Exemplos de carga nuclear efetiva de potássio explicados

Aqui estão dois exemplos para calcular a carga nuclear efetiva percebida por um determinado elétron de valência em um átomo de potássio.

- Em primeiro lugar, sua configuração eletrônica é expressa na seguinte ordem: (1 s) (2 s, 2 p) (3 s, 3 p) (3 d) (4 s, 4 p) (4 d) (4 f) (5 s, 5 p) e assim por diante.

- Nenhum elétron à direita do grupo (ns, np) contribui para o cálculo.

- Cada elétron do grupo (ns, np) contribui com 0,35. Cada elétron do nível (n-1) contribui com 0,85.

- Cada elétron de nível (n-2) ou inferior contribui com 1,00.

- Quando o elétron protegido está em um grupo (nd) ou (nf), cada elétron de um grupo à esquerda do grupo (nd) ou (nf) contribui com 1,00.

Assim, o cálculo começa:

Primeiro exemplo

No caso em que o único elétron na camada mais externa do átomo está no orbital de 4 s, sua carga nuclear efetiva pode ser determinada da seguinte forma:

(1 s ²) (2 s ² 2 p ⁵) (3 s ² 3 p ⁶) (3 d ⁶) (4 s ¹)

O número médio de elétrons que não pertencem ao nível mais externo é então calculado:

S = (8 x (0,85)) + (10 x 1,00)) = 16,80

Tomando o valor de S, passamos a calcular Z *:

Z * = 19,00 - 16,80 = 2,20

Segundo exemplo

Neste segundo caso, o único elétron de valência está no orbital 4 s. Sua carga nuclear efetiva pode ser determinada da mesma maneira:

(1 s ²) (2 s ² 2 p ⁶) (3 s ² 3 p ⁶) (3 d ¹)

Novamente, o número médio de elétrons de não valência é calculado:

S = (18 x (1,00)) = 18,00

Finalmente, com o valor de S, podemos calcular Z *:

Z * = 19,00 - 18,00 = 1,00

conclusão

Comparando os resultados anteriores, pode-se observar que o elétron presente no orbital 4 s é atraído para o núcleo do átomo por forças maiores do que aquelas que atraem o elétron que está localizado no orbital 3 d. Portanto, o elétron no orbital 4 s tem energia menor do que no orbital 3 d.

Assim, conclui-se que um elétron pode estar localizado no orbital 4 s em seu estado fundamental, enquanto no orbital 3 d ele está em estado excitado.

Referências

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2. Chang, R. (2007). Química. Nona edição (McGraw-Hill).
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