La carga nuclear efectiva es la
carga positiva neta experimentada por un electrón en
un átomo polielectrónico. El
término "efectiva" se usa porque el efecto pantalla de
los electrones más cercanos al núcleo evita que los electrones en orbitales
superiores experimenten la carga nuclear completa.
Es posible determinar la fuerza de la carga
nuclear observando el número de oxidación del átomo.
En
un átomo con un electrón, el electrón experimenta toda la carga del núcleo
positivo. En este caso, la carga nuclear efectiva puede ser calculada usando
la ley de Coulomb.
Sin
embargo, en un átomo con muchos electrones, los electrones externos son,
simultáneamente, atraídos al núcleo debido a su carga positiva, y repelidos por
los electrones cargados negativamente. La carga nuclear efectiva en un electrón
de este tipo de átomo está dada por la siguiente ecuación:
donde
Z es el número atómico, y define tanto el número de
protones en el núcleo como el total de electrones de un átomo.
S es la constante de pantalla, depende del número de
electrones entre el núcleo y el electrón considerado, y también en qué tipo de
orbital se encuentran los electrones que restan carga nuclear.No contribuyen
los electrones exteriores al nivel energético considerado, pero sí el resto de
los vecinos del mismo nivel.
S
puede determinarse mediante la aplicación sistemática de varios conjuntos de reglas,
el método más simple es conocido como las reglas de Slater (en
honor a John C. Slater).
Nota: Zeff también
suele ser representado como "Z* ". La idea de la carga nuclear
efectiva es muy útil para entender cómo se modifican a lo largo de la T.P. los
alcances de los orbitales atómicos, las variaciones de las energías de
ionización , afinidades
electrónicas y la electronegatividad, en general, para entender las propiedades periódicas.
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