Química Básica - Estrutura - Departamento de Química ...

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Fig. 18 - Níveis de energias observados para o átomo de lítio. É importante ressaltar que as duas possibilidades mostradas no diagrama da Fig. 18 para a configuração do elétron 2s do Li apresentam a mesma energia (estados degenerados). A diferença fundamental entre essas duas situações relaciona-se apenas ao sentido do campo magnético do spin do elétron. Para explicar o desdobramento das energias dos orbitais com o mesmo “n”, deve-se considerar os efeitos de penetração e blindagem da carga nuclear. Efeitos de Penetração dos Orbitais e Blindagem da Carga Nuclear Vale salientar que o elétron de valência do Li (o elétron 2s), Fig. 18, não sente a atração da carga nuclear total (Z = 3) por causa dois elétrons internos (1s) que blindam (protegem) o núcleo. Isto significa que os elétrons 1s enfraquecem a força de atração do núcleo sobre o elétron 2s devido às forças de repulsão que 31
operam entre eles. Contudo, é importante ter em mente que o efeito de blindagem é mais significativo quando produzido por elétrons internos. De fato, quando a interação repulsiva ocorre entre elétrons externos a componente da repulsão que enfraquece a força de atração nuclear sobre o(s) elétron(s) externo(s) é pequena. O efeito de blindagem pode ser avaliado utilizando-se a “carga nuclear efetiva (Z*)” definida como: Z* = Z - b (25) onde “b” é a constante (ou melhor, fator) de blindagem, a qual pode ser calculada usando as regras de Slater descritas a seguir. Regras de Slater para o Cálculo Aproximado de Constantes de Blindagem a) As regras para calcular a constante de blindagem (b) de elétrons “s” e “p” encontram-se descritas abaixo: a.1) Cada elétron “ns” ou “np” blinda outro no mesmo tipo de orbital com fator 0,35, exceto o elétron 1s que blinda o outro com constante 0,30; a.2) Elétrons em orbitais com (n-1) blindam com constante igual a 0,85; a.3) Elétrons mais internos (ou seja, em orbitais com n-2, n-3, etc) blindam com constante b = 1. b) Relativamente aos elétrons “d” e “f”, as seguintes regras podem ser consideradas: b.1) Elétrons “nd” e “nf” blindam com constante igual a 0,35; b.2) Elétrons em orbitais “nd” e “nf” são blindados pelos mais internos (n ou n-1 s e p) com b = 1; b.3) A contribuição para b é “zero” para qualquer elétron em orbital exterior ao considerado. Exemplos: 1) Calcule o valor de b e Z* para o elétron 2s do Li (Z = 3) Configuração eletrônica do Li: 1s 2 2s 1 . Então, como só existe um elétron no orbital 2s do Li, logo não há blindagem produzida por outro elétron nesse orbital. Contudo, os dois elétrons 1s contribuem para a blindagem do 2s, de acordo com o cálculo a seguir: b2s (total) = 2 x 0,85 = 1,70 (regra a.2) Z* (2s) = Z - b2s (total) = 3 - 1,70 = 1,30. 2) Calcule o valor de b e Z* para um elétron 2s e 2p do átomo de F (Z = 9) Configuração eletrônica completa do F: 1s 2 2s 2 2p 5 32
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