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Carga nuclear efectiva.

En los tomos polielectrnicos, los protones que se encuentran en el ncleo no ejercen la misma fuerza de atraccin sobre todos los electrones por igual. Esto se debe a los efectos pantalla que causan los electrones ms cercanos al ncleo sobre los que se encuentran ms alejados. Se le llama carga nuclear efectiva a la diferencia entre la carga nuclear neta (que depende del nmero atmico del elemento) y la constante del efecto pantallas,es la fuerza real que ejerce el ncleo sobre un electrn en particular.

Zes el nmero de protones y electrones del tomo, dado por su nmero atmico, ysel valor de la constante de apantallamiento, que depende del nmero de electrones que separan al ncleo del electrn en cuestin, y tambin depende de los orbitales atmicos en que se hallen los electrones que causan el efecto pantalla.

Tambin influyen en este efecto los electrones que se encuentran en el mismo nivel de energa que el electrn considerado. No tienen influencia en esta constante los electrones que se hallan en niveles de energa.La carga nuclear efectiva puede calcularse segn las reglas de Slater, quien las formul en 1930:Los electrones ubicados en un orbital de mayor nivel contribuyen en 0 (para la sumatoria que da como resultado la constante de apantallamientos)Cada electrn en el mismo nivel contribuye en 0,35.(excepto si el nivel es 1s, que resta 0,30).Electrones en el nivel inmediato inferior, si estn en orbitalessopcontribuyen en 0,85, si son de orbitalesdofcontribuyen en 1,0 cada uno.Electrones por debajo del nivel inmediato inferior, contribuyen en 1,0 cada uno.

Entonces, para calcular la carga nuclear efectiva, primero, situamos los electrones del tomo en sus orbitales atmicos:1s, 2s,2p, 3s,3p,3d,4s,4p, 4d, 4f, etc.

Luego, para el clculo de la carga nuclear efectiva sobre un electrn determinado, debemos calcularsy para ellotomamos en consideracin los electrones que se encuentran en niveles de energa inferiores o iguales, que son los que causan apantallamiento del mismo, como indica la tabla de arriba, segn las reglas de Slater.Entonces, por ejemplo para calcular la carga nuclear efectiva sobre un electrn 4s del tomo de Zinc (nmero atmico 30), primero debemos ubicar los electrones en los orbitales atmicos correspondientes:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2

Luego calcular el valor que cada electrn del mismo nivel y de niveles inferiores va a restar a la carga nuclear total, esto es, segn la tabla de arriba:

1 electrn en el nivel 4s....resta 0,358 electrones en el nivel 3sy 3p..restan 0,85 cada uno10 electrones en el nivel 3d....restan 1,0 cada uno8 electrones en el nivel 2sy 2p.restan 1,0 cada uno.2 electrones en el nivel 1s..restan 1,0 cada uno.Entoncescalculamoss :s=(1 . 0,35) + (20 . 1) + (8 . 0,85)=27,15La carga nuclear efectiva para un electrn del orbital 4s de Zinc seraZ ef= 30 27,15= 2,85Este clculo se sencillo, aunque no es exacto, dado que Slater consider los electrones de orbitalessypcon el mismo valor, lo que no es exactamente as.