CÀRREGA NUCLEAR EFECTIVA DE L'POTASSI: QUÈ ÉS I EXEMPLES - QUIMICA - 2026

La càrrega nuclear efectiva de l'potassi és +1. La càrrega nuclear efectiva és la càrrega positiva total que percep un electró que pertany a un àtom amb més d'un electró. L'expressió "efectiva" descriu l'efecte d'apantallament que exerceixen els electrons prop de el nucli, des de la seva càrrega negativa, per protegir els electrons d'orbitals superiors.

Aquesta propietat té una relació directa amb altres característiques dels elements, com ara les seves dimensions atòmiques o la seva disposició per formar ions. D'aquesta manera, la noció de càrrega nuclear efectiva proporciona una major comprensió de les conseqüències de la protecció present en les propietats periòdiques dels elements.

A més, en els àtoms que posseeixen més d'un electró és a dir, en els àtoms polielectrónicos- l'existència d'l'apantallament dels electrons produeix una disminució de les forces d'atracció electrostàtica existent entre els protons (partícules amb càrrega positiva) de l'nucli de l'àtom i els electrons en nivells exteriors.

En contrast, la força amb què es repel·leixen els electrons en els àtoms considerats polielectrònics contraresten els efectes de les forces atractives que exerceix el nucli sobre aquestes partícules amb càrrega oposada.

En què consisteix la càrrega nuclear efectiva?

Quan es tracta d'un àtom que posseeix només un electró (tipus hidrogenoide), aquest únic electró percep la càrrega neta positiva de l'nucli. Per contra, quan un àtom té més d'un electró s'experimenta l'atracció de tots els electrons externs cap al nucli i, de manera simultània, la repulsió entre aquests electrons.

En general, es diu que com més gran sigui la càrrega nuclear efectiva d'un element, majors són les forces atractives entre els electrons i el nucli.

De la mateixa manera, com més gran és aquest efecte, menor és l'energia que pertany a l'orbital on es localitzen aquests electrons exteriors.

Per a la majoria dels elements de el grup principal (també anomenats elements representatius) aquesta propietat s'incrementa d'esquerra a dreta, però disminueix de dalt a baix a la taula periòdica.

Per calcular el valor de la càrrega nuclear efectiva d'un electró (Z _eff o Z *) s'utilitza la següent equació proposada per Slater:

Z * = Z - S

Z * es refereix a la càrrega nuclear efectiva.

Z és la quantitat de protons presents en el nucli de l'àtom (o el nombre atòmic).

S és la quantitat mitjana d'electrons que es troben entre el nucli i l'electró que s'està estudiant (quantitat d'electrons que no són de valència).

Càrrega nuclear efectiva de l'potassi

L'anterior implica que, a l'haver 19 protons en el seu nucli, la seva càrrega nuclear és +19. Com es parla d'un àtom neutre, això vol dir que posseeix la mateixa quantitat de protons i electrons (19).

En aquest ordre d'idees, s'ha de la càrrega nuclear efectiva de l'potassi es calcula mitjançant una operació aritmètica, a l'restar el nombre d'electrons interns de la seva càrrega nuclear com s'expressa a continuació:

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

Dit d'una altra manera, l'electró de valència està protegit per 2 electrons del primer nivell (el més proper a l'nucli), 8 electrons de l'segon nivell i 8 electrons més de el tercer i penúltim nivell; és a dir, aquests 18 electrons exerceixen un efecte d'apantallament que protegeix l'últim electró de les forces exercides pel nucli sobre ell.

Com es pot veure, el valor de la càrrega nuclear efectiva d'un element pot establir-se mitjançant el seu nombre d'oxidació. S'ha d'acotar que per a un electró en específic (en qualsevol nivell energètic), el càlcul de la càrrega nuclear efectiva és diferent.

Exemples explicats de càrrega nuclear efectiva de l'potassi

A continuació es mostren dos exemples per calcular la càrrega nuclear efectiva que percep un electró de valència determinat en un àtom de potassi.

- En primer lloc s'expressa la seva configuració electrònica en el següent ordre: (1 s) (2 s, 2 p) (3 s, 3 p) (3 d) (4 s, 4 p) (4 d) (4 f) (5 s, 5 p), i així successivament.

- Cap electró a la dreta el grup (ns, np) contribueix a el càlcul.

- Cada electró de el grup (ns, np) aporta 0,35. Cada electró de l'nivell (n-1) aporta 0,85.

- Cada electró de l'nivell (n-2) o inferiors aporta 1,00.

- Quan l'electró protegit es troba en un grup (nd) o (nf), cada electró d'un grup a l'esquerra el grup (nd) o (nf) aporta 1,00.

Així, es comença el càlcul:

primer exemple

En el cas que l'únic electró de la capa més externa de l'àtom es trobi en l'orbital 4 s, es pot determinar la seva càrrega nuclear efectiva de la següent manera:

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

Es calcula llavors la mitjana d'electrons no pertanyents a el nivell més extern:

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

Tenint el valor de S, es procedeix a calcular Z *:

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

segon exemple

En aquest segon cas l'únic electró de valència es troba en l'orbital 4 s. Es pot determinar la seva càrrega nuclear efectiva de la mateixa manera:

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

De nou, es calcula la mitjana d'electrons que no són de valència:

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

Finalment, amb el valor de S, es pot calcular Z *:

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

conclusió

Realitzant una comparació dels resultats anteriors, es pot observar que l'electró present en l'orbital 4 s es troba atret a el nucli de l'àtom per forces majors que les que atrauen l'electró que està localitzat en l'orbital 3 d. Per tant, l'electró en l'orbital 4 s posseeix una menor energia que el d'l'orbital 3 d.

Així, s'arriba a la conclusió que un electró pot localitzar-se en l'orbital 4 s en el seu estat fonamental, mentre en l'orbital 3 d el es troba en un estat excitat.

referències

1. Wikipedia. (2018). Wikipedia. Recuperat de en.wikipedia.org
2. Chang, R. (2007). Chemistry. Ninth edition (McGraw-Hill).
3. Sanderson, R. (2012). Chemical Bonds and Bonds Energy. Recuperat de books.google.co.ve
4. Facer. G. (2015). George facer 's Edexcel A Level Chemistry Student - Book 1. Recuperat de books.google.co.ve
5. Raghavan, PS (1998). Concepts and Problems in Inorganic Chemistry. Recuperat de books.google.co.ve