CARICA NUCLEARE EFFICACE DI POTASSIO: COS'È ED ESEMPI - CHIMICA - 2024

La carica nucleare effettiva del potassio è +1. La carica nucleare effettiva è la carica positiva totale percepita da un elettrone appartenente a un atomo con più di un elettrone. Il termine "efficace" descrive l'effetto di schermatura che gli elettroni esercitano vicino al nucleo, dalla loro carica negativa, per proteggere gli elettroni dagli orbitali superiori.

Questa proprietà è direttamente correlata ad altre caratteristiche degli elementi, come le loro dimensioni atomiche o la loro disposizione a formare ioni. In questo modo, la nozione di carica nucleare efficace fornisce una migliore comprensione delle conseguenze della protezione presente sulle proprietà periodiche degli elementi.

Inoltre, negli atomi che hanno più di un elettrone, cioè negli atomi polielettronici, l'esistenza della schermatura degli elettroni produce una diminuzione delle forze di attrazione elettrostatiche esistenti tra i protoni (particelle caricate positivamente) del nucleo dell'atomo. ed elettroni a livelli esterni.

Al contrario, la forza con cui gli elettroni si respingono negli atomi polielettronici contrasta gli effetti delle forze attrattive esercitate dal nucleo su queste particelle caricate in modo opposto.

Qual è la carica nucleare effettiva?

Quando si tratta di un atomo che ha un solo elettrone (tipo idrogeno), questo singolo elettrone percepisce la carica netta positiva del nucleo. Al contrario, quando un atomo ha più di un elettrone, sperimenta l'attrazione di tutti gli elettroni esterni verso il nucleo e, contemporaneamente, la repulsione tra questi elettroni.

In generale, si dice che maggiore è la carica nucleare effettiva di un elemento, maggiori sono le forze attrattive tra gli elettroni e il nucleo.

Allo stesso modo, maggiore è questo effetto, minore è l'energia appartenente all'orbitale in cui si trovano questi elettroni esterni.

Per la maggior parte degli elementi del gruppo principale (chiamati anche elementi rappresentativi) questa proprietà aumenta da sinistra a destra, ma diminuisce dall'alto verso il basso nella tavola periodica.

Per calcolare il valore della carica nucleare effettiva di un elettrone (Z _eff o Z *) viene utilizzata la seguente equazione proposta da Slater:

Z * = Z - S

Z * si riferisce alla carica nucleare effettiva.

Z è il numero di protoni presenti nel nucleo dell'atomo (o il numero atomico).

S è il numero medio di elettroni che si trovano tra il nucleo e l'elettrone studiato (numero di elettroni che non sono di valenza).

Carica nucleare efficace di potassio

Ciò implica che, avendo 19 protoni nel suo nucleo, la sua carica nucleare è +19. Poiché parliamo di un atomo neutro, ciò significa che ha lo stesso numero di protoni ed elettroni (19).

In questo ordine di idee, la carica nucleare effettiva del potassio viene calcolata attraverso un'operazione aritmetica, sottraendo il numero di elettroni interni dalla sua carica nucleare come espresso di seguito:

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

In altre parole, l'elettrone di valenza è protetto da 2 elettroni dal primo livello (il più vicino al nucleo), 8 elettroni dal secondo livello e altri 8 elettroni dal terzo e penultimo livello; cioè questi 18 elettroni esercitano un effetto schermante che protegge l'ultimo elettrone dalle forze esercitate dal nucleo su di esso.

Come si può vedere, il valore della carica nucleare effettiva di un elemento può essere stabilito dal suo numero di ossidazione. Va notato che per un elettrone specifico (a qualsiasi livello di energia), il calcolo della carica nucleare effettiva è diverso.

Spiegazione di esempi di carica nucleare efficace di potassio

Ecco due esempi per calcolare la carica nucleare effettiva percepita da un dato elettrone di valenza su un atomo di potassio.

- In primo luogo, la sua configurazione elettronica è espressa nel seguente ordine: (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 così via.

- Nessun elettrone a destra del gruppo (ns, np) contribuisce al calcolo.

- Ogni elettrone nel gruppo (ns, np) contribuisce con 0,35. Ogni elettrone del livello (n-1) contribuisce con 0,85.

- Ogni elettrone di livello (n-2) o inferiore contribuisce con 1.00.

- Quando l'elettrone protetto è in un gruppo (nd) o (nf), ogni elettrone di un gruppo a sinistra del gruppo (nd) o (nf) contribuisce con 1.00.

Quindi, il calcolo inizia:

Primo esempio

Nel caso in cui l'unico elettrone nel guscio più esterno dell'atomo si trovi nell'orbitale di 4 s, la sua carica nucleare effettiva può essere determinata come segue:

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

Viene quindi calcolato il numero medio di elettroni non appartenenti al livello più esterno:

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

Prendendo il valore di S, procediamo a calcolare Z *:

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

Secondo esempio

In questo secondo caso, l'unico elettrone di valenza è nell'orbitale 4 s. La sua carica nucleare effettiva può essere determinata allo stesso modo:

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

Di nuovo, viene calcolato il numero medio di elettroni non di valenza:

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

Infine, con il valore di S, possiamo calcolare Z *:

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

conclusione

Confrontando i risultati precedenti, si può osservare che l'elettrone presente nell'orbitale 4 s è attratto al nucleo dell'atomo da forze maggiori di quelle che attraggono l'elettrone che si trova nell'orbitale 3 d. Pertanto, l'elettrone nell'orbitale 4 s ha un'energia inferiore a quella nell'orbitale 3 d.

Pertanto, si conclude che un elettrone può essere situato nell'orbitale 4 s nel suo stato fondamentale, mentre nell'orbitale 3 d è in uno stato eccitato.

Riferimenti

1. Wikipedia. (2018). Wikipedia. Estratto da en.wikipedia.org
2. Chang, R. (2007). Chimica. Nona edizione (McGraw-Hill).
3. Sanderson, R. (2012). Legami chimici e obbligazioni energia. Recupero da books.google.co.ve
4. Facer. G. (2015). Studente di chimica Edexcel A Level di George Facer - Libro 1. Recupero da books.google.co.ve
5. Raghavan, PS (1998). Concetti e problemi in chimica inorganica. Recupero da books.google.co.ve