O QUE É BLINDAGEM? E CARGA NUCLEAR EFETIVA?

           O termo átomo hidrogenoide designa um átomo neutro de hidrogênio ou um íon com apenas um elétron (He⁺, Li²⁺, Be³⁺  etc.). Já a expressão átomo multieletrônico indica qualquer átomo com dois ou mais elétrons.

        Vamos considerar a situação de um elétron específico em um átomo multieletrônico. Esse elétron é atraído pelo núcleo e repelido pelos demais elétrons, que constituem uma nuvem eletrônica que pode ser considerada como esfericamente simétrica. Por meio da eletrostática clássica universitária, é possível demonstrar que, quando o elétron considerado está a uma distância r do núcleo, o efeito repulsivo dos demais elétrons é equivalente ao efeito repulsivo de uma carga puntiforme negativa que esteja posicionada no centro da esfera (isto é, no núcleo) e tenha valor igual ao da carga negativa total contida na esfera de raio r. A carga eletrônica que está fora dessa esfera não exerce efeito repulsivo resultante sobre o elétron em questão.

           Quanto maior for a carga eletrônica contida na esfera de raio r, maior será o efeito repulsivo dela sobre o elétron considerado, efeito este que se opõe à atração nuclear.

          Já que um elétron é atraído pela carga positiva do núcleo e repelido pela carga negativa da nuvem eletrônica que está entre ele e o núcleo (mas não da nuvem eletrônica mais externa), dizemos que os elétrons mais internos exercem um efeito de blindagem sobre o elétron considerado. Esse efeito consiste em atenuar a atração nuclear.

            Sendo Z o número atômico, a carga nuclear é eZ, em que e é a carga elementar (1,6 · 10^–19 C). Descontando o efeito repulsivo devido à nuvem eletrônica interna, tudo se passa como se o elétron considerado estivesse submetido a uma carga nuclear menor que eZ, de valor e Zef . A grandeza Zef  é chamada de carga nuclear efetiva e, para determinado átomo, tem um valor para cada subnível. (De fato, com maior rigor, a carga nuclear efetiva é eZef .)

A tabela apresenta alguns valores de Zef .

Alguns pontos a notar:

(1) para um mesmo subnível, Zef  aumenta com Z, ou seja, o elétron adicional não blinda completamente o próton adicional;

(2) considerando um mesmo átomo, Zef  para os subníveis da segunda camada é menor do que para o subnível 1s, o que se deve ao fato de a segunda camada sofrer blindagem pela primeira;

(3) na sequência de 5B a 9F, Zef  para 2p é menor que para 2s, o que está de acordo com o fato de a energia do elétron 2s ser menor que a do elétron 2p, ou seja, um elétron 2s está mais fortemente ligado ao átomo que um elétron 2p;

(4) no hidrogênio, Zef = Z, pois o único elétron não sofre blindagem;

(5) para os demais elementos, Zef < Z.

A carga nuclear efetiva que atua sobre um elétron é dada por:

Zef = Z - S

Zef = carga nuclear efetiva

Z = carga nuclear (número atômico)

S = constante de blindagem

• Quando aumenta o número médio de elétrons protetores (S), a carga nuclear efetiva (Zef) diminui.

• Quando aumenta a distância do núcleo, S aumenta e Zef diminui.