Como determinar a constante de blindagem e a carga nuclear efetiva

A constante de blindagem e a carga nuclear efetiva são conceitos muito importantes para entender a forma como os elétrons interagem com os núcleos dos átomos e com outros elétrons em uma molécula. A constante de blindagem é um fator que reduz a intensidade do campo magnético sentido pelos elétrons em movimento ao redor do núcleo, enquanto a carga nuclear efetiva é o valor líquido da carga nuclear que os elétrons sentem depois de levar em consideração a presença dos elétrons internos. Para entender como determinar a constante de blindagem e a carga nuclear efetiva, é útil examinar algumas das teorias e equações que descrevem a interação entre elétrons e núcleos em um átomo. Uma dessas teorias é a teoria do orbital molecular, que descreve como os elétrons em uma molécula são distribuídos entre as várias ligações químicas. De acordo com essa teoria, as ligações químicas são formadas por superposição de orbitais atômicos, que são regiões ao redor de um átomo onde a probabilidade de encontrar um elétron é maior do que em outras áreas. Quando dois átomos se aproximam para formar uma ligação química, seus orbitais atômicos se combinam para formar um novo orbital molecular que é ocupado por dois elétrons (um de cada átomo). Essa teoria também pode ser usada para explicar como os elétrons são distribuídos em um átomo. A ideia é que cada elétron em um átomo ocupa um orbital atômico específico que tem uma forma e energia únicas. Alguns orbitais atômicos têm formas que os tornam mais próximos do núcleo, enquanto outros estão mais afastados. A teoria do orbital molecular diz que a energia dos elétrons em um átomo depende de sua distância ao núcleo e também da energia do orbital atômico que eles ocupam. Quando os elétrons se aproximam mais do núcleo, eles são atraídos pela carga positiva dos prótons, o que faz com que sua energia diminua. Se todos os elétrons fossem atraídos diretamente pela carga nuclear, não haveria diferença em sua energia dependendo do orbital que ocupam, mas a carga nuclear é “blindada” pelos elétrons presentes em orbitais mais internos, o que reduz a intensidade da atração sentida pelos elétrons em orbitais externos. A constante de blindagem, representada pela letra s, é um valor que descreve em que medida a atração dos elétrons pelo núcleo é reduzida pela presença de elétrons internos ao redor do átomo. A carga nuclear efetiva, por sua vez, é um valor que leva em consideração a maneira como os elétrons internos afetam a atração sentida pelos elétrons externos pelo núcleo. A equação abaixo mostra como a carga nuclear efetiva pode ser calculada: Zeff = Z − s Onde Z é o número de prótons no núcleo e s é a constante de blindagem. A carga nuclear efetiva é, portanto, a diferença entre a carga nuclear líquida, que é igual ao número de prótons, e o efeito da blindagem feita pelos elétrons internos. Em resumo, a constante de blindagem e a carga nuclear efetiva são dois conceitos úteis para descrever a maneira como os elétrons e núcleos interagem em um átomo ou molécula. A constante de blindagem descreve a redução da atração sentida pelos elétrons externos pelo núcleo, enquanto a carga nuclear efetiva leva em consideração esse efeito ao calcular a carga líquida que os elétrons sentem do núcleo. Ambos são importantes conceitos para entender o comportamento dos elétrons em átomos e moléculas e são frequentemente usados em cálculos e teorias químicas.