Page 366 - Quimica - Undécima Edición

336 CAPÍTULO 8 Relaciones periódicas entre los elementos

Carga nuclear efectiva
En el capítulo 7 analizamos el efecto pantalla que los electrones cercanos al núcleo ejer-
cen sobre los electrones externos en los átomos polielectrónicos. La presencia de otros
electrones en un átomo reduce la atracción electrostática entre un determinado electrón y
1A 8A
2A 3A 4A 5A 6A 7A
los protones cargados positivamente en el núcleo. La carga nuclear efectiva (Z efect ) es la
carga nuclear detectada por un electrón cuando se toman en cuenta tanto la carga nuclear
real (Z) como los efectos repulsivos (pantalla) de los demás electrones. En general, Z efect
está dada por
Para los elementos representativos,
la carga nuclear efectiva aumenta Z efect 5 Z 2s (8.2)
de izquierda a derecha a lo largo de
un periodo y de arriba abajo en un
grupo. donde s (sigma) es la constante de apantallamiento. La constante de apantallamiento es
mayor que cero pero menor que Z.
Una forma de ilustrar cómo los electrones sirven de pantalla a los electrones del or-
bital próximo siguiente es considerar las cantidades de energía requeridas para extraer dos
electrones del átomo de helio. Los experimentos muestran que se necesitan 3.94 3 10 218
J para extraer el primer electrón y 8.72 3 10 218 J para extraer el segundo. No hay apan-
tallamiento una vez que se extrae el electrón, así que el segundo electrón cae bajo todo
el efecto de la carga nuclear 12.

1
1
1
Se necesitan
8.72 10 18 J
para extraer el
Se necesitan
3.94 10 18 J segundo electrón
2 para extraer el 2
primer electrón

Debido a que los electrones del kernel en promedio están más cerca del núcleo que
En la fi gura 7.27 se muestran diagra- los electrones de valencia , los electrones del kernel apantallan a los electrones de valencia
mas de probabilidad radial de los orbi- mucho más de lo que los electrones de valencia se apantallan entre sí. Considere los ele-
tales 1s y 2s.
mentos del segundo periodo de Li a Ne. De izquierda a derecha, vemos que el número de
2
electrones del kernel (1s ) permanece constante mientras la carga nuclear aumenta. Sin
embargo, debido a que el electrón añadido es un electrón de valencia y éstos no se apan-
tallan bien entre sí, el efecto neto de moverse a lo largo del periodo es ir encontrando una
mayor carga nuclear efectiva ejercida sobre los electrones de valencia, como se muestra
a continuación.

Li Be B C N O F Ne

Z 3 4 5 6 7 8 9 10
1.28 1.91 2.42 3.14 3.83 4.45 5.10 5.76
Z efect
La fuerza de atracción entre el núcleo La carga nuclear efectiva también aumenta conforme descendemos por un grupo pe-
y un electrón dado es directamente
proporcional a la carga nuclear efec- riódico en particular. Sin embargo, como los electrones de valencia se agregan a orbitales
tiva, e inversamente proporcional al cada vez más grandes a medida que n aumenta, la atracción electrostática entre el núcleo
cuadrado de la distancia de separa- y los electrones de valencia en realidad disminuye.
ción.
Li Na K Rb Cs

Z 3 11 19 37 55
1.28 2.51 3.50 4.98 6.36
Z efect