carga nuclear efectiva

1.3 Carga nuclear efectiva (Zef), contsntede acoplamiento(a) y reglas de Slate.

Los electrones que se encuentran más cercanos al núcleo ejercen un efecto de apantallamiento de la carga positiva del núcleo; por esta causa, los electrones más externos son atraídos por el núcleo con una fuerza menor, la carga neta que afecta a un electrón se denomina carga nuclear efectiva o Z ef.
LA PRESENCIADE ELECTRONES INTERNOS REDUCE LA ATRACCION ELECTROSTATICA ENTRE LOS PROTONES DEL NUCLEO, QUE TIENEN CARGA POSITIVA, Y LOS ELECTRONES EXTERNOS. MAS AUN, LAS FUERZAS DE REPULSION ENTRE LOS ELECTRONES EN UN ATOMO POLIELECTRONICO COMPENSAN LA FUERZA DE ATRACCION QUE EJERCE EL NUCLEO. EL CONCEPTO DE CARGA NUCLEAR EFECTIVA PERMITE ENTENDER LOS EFECTOS DE PANTALLA EN LAS PROPIEDADES PERIODICAS.CONSIDERESE, POR EJEMPLO, EL ATOMO DEL HELIO CUYA CONFIGURACION ELECTRONICA FUNDAMENTAL ES 1S2. LOS DOS PROTONES DEL HELIO LE CONFIEREN AL NUCLEO UNA CARGA DE +2, PERO LA FUERZA TOTAL DE ATRACCION DE ESTA CARGA SOBRE LOS DOS ELECTRONES 1S ESTA PARCIALMENTE BALANCEADA POR LA REPULSION ENTRE LOS ELECTRONES. COMO CONSECUENCIA, SE DICE QUE CADA ELECTRON 1S ESTA APANTALLADO DEL NUCLEO POR EL OTRO ELECTRON. LACARGA NUCLEAR EFECTIVA (Zefec), QUE ES LA CARGA QUE SE EJERCE SOBRE UN ELECTRON, ESTA DADA POR:
Zefec = Z -
DONDE Z ES LA CARGA NUCLEAR REAL (ES DECIR, EL NUMERO ATOMICO DEL ELEMENTO) Y (SIGMA) SE CONOCE COMO CONSTANTE DE APANTALLAMIENTO (TAMBIEN DENOMINADA CONSTANTE PANTALLA). LA CONSTANTE PANTALLA ES MAYOR QUE CERO PERO MENOR QUE Z.
UNA FORMA DE MOSTRAR EL APANTALLAMIENTO DE LOSELECTRONES ES CONSIDERAR LA ENERGIA NECESARIA PARA QUITAR LOS DOS ELECTRONES DEL ATOMO DE HELIO. LAS MEDICIONES MUESTRAN QUE SE REQUIERE UNA ENERGIA DE 2373 KJ PARA QUITAR EL PRIMER ELECTRON DE 1 MOL DE ATOMOS DE He, Y UNA ENERGIA DE 5251 KJ PARA QUITAR EL ELECTRON RESTANTE EN 1 MOL DE IONES DE He+. LA RAZON DE QUE SE NECESITE MUCHA ENERGIA PARA QUITAR EL SEGUNDO ELECTRON ES QUE CUANDO SOLO ESTA PRESENTEUN ELECTRON NO EXISTE EL EFECTO PANTALLA CONTRA LA CARGA NUCLEAR DE +2.
PARA ATOMOS CON TRES O MAS ELECTRONES, LOS ELECTRONES DE UN DETERMINADO NIVEL ESTAN APANTALLADOS POR LOS ELECTRONES DE LOS NIVELES INTERNOS (ES DECIR, LOS MAS CERCANOS AL NUCLEO) PERO NO POR LOS ELECTRONES DE LOS NIVELES EXTERNOS. ASÍ, EN UN ATOMO NEUTRO DE LITIO, CUYA CONFIGURACION ELECTRONICA ES 1S2 2S1, EL ELECTRON 2S ESTAAPANTALLADO POR LOS DOS ELECTRONES 1S, PERO EL ELECTRON 2S NO TIENE NINGUN EFECTO PANTALLA SOBRE LOS ELECTRONES 1S. ADEMAS, LOS NIVELES INTERNOS LLENOS APANTALLAN MEJOR A LOS ELECTRONES EXTERNOS QUE LO QUE LOS ELECTRONES DEL MISMO SUBNIVEL SE APANTALLAN ENTRE SI.
EL EFECTO DE PANTALLA EN ATOMOS POLIELECTRONICOS
¿POR QUÉ RAZON EN LOS EXPERIMENTOS SE ENCUENTRA QUE EL ORBITAL 2S SE UBICA UNNIVEL DE ENERGIA MENOR QUE EL DEL ORBITAL 2P EN UN ATOMO POLIELECTRONICO? AL COMPARAR LAS CONFIGURACIONES ELECTRONICAS 1S2 2S1 Y 1S2 2P1, SE OBSERVA QUE EN AMBOS CASOS EL ORBITAL 1S ESTA LLENO CON DOS ELECTRONES. COMO LOS ORBITALES 2S Y 2P SON MAYORES QUE EL ORBITAL 1S, UN ELECTRON EN CUALQUIERA DE ESTOS ORBITALES PASARA (EN PROMEDIO) MAS TIEMPO LEJOS DEL NUCLEO QUE UN ELECTRON EN EL ORBITAL 1S.ENTONCES, SE PUEDE DECIR QUE UN ELECTRON 2S O 2P ESTARA PARCIALMENTE “APANTALLADO” DE LA ATRACCION DEL NUCLEO POR LOS ELECTRONES 1S. LA CONSECUENCIA IMPORTANTE DEL EFECTO DE PANTALLA ES QUE REDUCE LA ATRACCION ELECTROSTATICA ENTRE LOS PROTONES DEL NUCLEO Y ELECTRON DEL ORBITAL 2S O 2P.
LA FORMA EN QUE VARIA LA DENSIDAD ELECTRONICA A MEDIDA QUE SE ALEJA DEL NUCLEO DEPENDE DEL TIPO DE ORBITAL. LADENSIDAD CERCA DEL NUCLEO DEL ELECTRON 2S ES MAYOR QUE LA DEL 2P. EN OTRAS PALABRAS, UN ELECTRON 2S PASA MAS TIEMPO (EN PROMEDIO) CERCA DEL NUCLEO QUE UN ELECTRON 2P. POR ESTA RAZON, SE DICE QUE EL ORBITAL 2S ES MAS “PENETRANTE” QUE EL 2P Y SUFRE MENOR APANTALLAMIENTO POR LOS ELECTRONES 1S. DE HECHO, PARA EL MISMO NUMERO CUANTICO PRINCIPAL n, EL PODER DE PENETRACION DISMINUYE A MEDIDA QUE AUMENTA EL...