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Carga nuclear efectiva y Radio Atómico.

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Pamela No Sé

on 24 April 2015

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Transcript of Carga nuclear efectiva y Radio Atómico.

Reglas de Slater
La nostante de apantallamiento S, se puede calcular siguiendo las reglas planteadas por Slater.
1. Los orbitales se ordenan en grupos:
(1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)(5s,5p) etc.
2. Los electrones ubicados a la derecha del grupo considerado no son apantallantes.
3. Para un electrón de valencia ns o np:
Los electrones del mismo grupo contribuyen en 0.35 cada uno a excepción de los del obital 1s que contribuyen con 0.30.
Los electrones en los grupos (n-1),(orbitales s,p,d) contribuyen con 0.85 cada uno.
Los electrones en los grupos (n-2) o inferiores contribuyen con 1.0 cada uno.
4.Para un electrón de valencia nd o nf:
Los electrones del mismo grupo contribuyen con 0.35 cada uno
Los electrones ubicados a la izquierda contribuyen con 1.0 cada uno.
Número Atómico
El número atómico es el número de cargas positivas elementales, o protones, que transportan los núcleos de todos los isótopos de un elemento dado.

En un primer momento, el número atómico era el orden que se le daba a un elemento cuando se les ordenaba por orden creciente según sus masas atómicas.

En 1913, Johannes H. van den Broek, analizando toda la información conocida, descubrió que el número de cargas elementales del núcleo atómico era igual al número atómico. Más adelante, Niels Bohr adoptó este descubrimiento para desarrollar su teoría cuántica sobre la estructura de los átomos y el origen de los espectros.

Actualmente, Z es una cantidad nuclear conocida sin ningún error para todos los núcleos. No obstante, la carga efectiva Ze es conocida con sus errores experimentales correspondientes, como toda magnitud física.
Constante de apantallamiento.
Se le llama efecto pantalla al efecto que causan los electrones que se hallan más cerca del núcleo sobre los que están en niveles más externos. Los electrones que se encuentran en niveles bajos, disminuyen la fuerza de atracción que ejerce en núcleo, cargado positivamente, sobre los electrones que se encuentran más alejados del mismo. Además, los electrones de distintos niveles sufren fuerzas de repulsión, debido a que sus cargas negativas se repelen.
Radio atómico.
Radio covalente.
Se denomina radio covalente a la mitad de la distancia entre dos átomos iguales que forman un enlace covalente.La suma de dos radios covalentes debería ser la longitud del enlace covalente entre los dos átomos. Sin embargo, esta relación no se cumple de forma exacta ya que el tamaño de un átomo no es constante. Este depende del entorno químico donde se encuentre.
Carga núclear efectiva.
La carga nuclear efectiva es la carga positiva neta experimentada por un electrón en un átomo polielectrónico. El termino 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.
Carga nuclear efectiva y Radio Atómico.
La carga nuclear efectiva de un electrón perteneciente a un átomo con muchos electrones esta dada por la siguiente formula
Dónde
Z es el número atómico, define el número de protones en el núcleo y el npumero total de electrones de un átomo.
S es la constante de pantalla, la cual depende del npumero de electrones entre el núcleo y el electrón, también de en que tipo de orbital se encuentren los electrones que restan de la carga nuclear.
Zeff= Z - S
Ejemplo:
Calcule Z* para un electrón 3p del átomo de calcio (Z=20)Ca: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 3p6 4s2 (1s)2 (2s,2p)8 (3s,3p)8(4s) 2 Z*=20-[7*0.35+8*0.85+2*1.0]=8.75

EJEMPLOS:
Desde el punto de vista de la física cuántica,
se podría definir el efecto pantalla como la interferencia hallada entre la órbita más externa de un átomo y su núcleo.
Los orbitales atómicos s son los que más efecto pantalla (representado con la letra S del inglés Shielding o Screening) causan, seguidos de los orbitales p, d y f en ese orden

S(s) > S(p) > S(d) > S(f)

En los átomos de los elementos de los últimos períodos de la tabla periódica, el efecto pantalla es más marcado, debido a que tienen mayor cantidad de electrones en niveles externos, apantallados por los electrones de los niveles inferiores.
Además, algunas teorías relativistas afirman que en estos átomos se produce contracción de orbitales s y p, acentuando aún más el efecto pantalla.
Un ejemplo de este fenómeno es el de contracción del orbital 6s hacia el núcleo, causando la penetración de orbitales d y f en niveles inferiores, es por eso que el efecto pantalla de éstos orbitales sobre electrones más externos es mayor en elementos del sexto período que en los del cuarto período de la tabla.





El radio atómico se define como la distancia media que existe entre los núcleos atómicos de dos átomos que se encuentren unidos mediante un enlace (los enlaces atómicos se verán en detalle un poco más adelante).

El radio iónico es, al igual que el radio atómico, la distancia entre el centro del núcleo del átomo y el electrón estable más alejado del mismo, pero haciendo referencia no al átomo, sino al ion. Éste va aumentando en la tabla de derecha a izquierda por los periodos y de arriba hacia abajo por los grupos.
En el caso de los cationes, la ausencia de uno o varios electrones aumenta la fuerza eléctrica de atracción mutua entre los electrones restantes, provocando el acercamiento de los mismos entre sí y al núcleo positivo del átomo del que resulta un radio iónico menor que el atómico.
Radio iónico
El radio metálico es la mitad de la distancia entre núcleos de átomos "vecinos" en cristales metálicos.
El radio de Van der Waals es el radio de una esfera sólida imaginaria empleada para modelizar el átomo.
Una de las modificaciones de la ley de los gases ideales propuesta es la ecuación de estado de Van der Waals, que introduce dos parámetros a y b obtenidos experimentalmente y que dependen de la naturaleza del gas. El factor de corrección b denominado volumen de exclusión, hace referencia tanto al volumen propio de los átomos, como al volumen circundante en el que no puede haber otros porque a esa distancia predominan las fuerzas de repulsión entre los átomos del gas (fuerzas de Van der Waals).

Una vez conocido el valor del volumen de exclusión, obtenido experimentalmente para ajustar la ecuación de Van der Waals al comportamiento real del gas, el radio r puede obtenerse de la ecuación:

b = 4/3pi[Nar^3]
donde:

Na es el número de Avogadro, y
r es el radio de Van der Waals.
Metodos experimentales para la medición del radio atómico.
El método más efectivo para medir el radio de un átomo consiste en determinar, por difracción de rayos X, la distancia internuclear que existe dos elementos que forman un enlace covalente simple en estado gaseoso y dividirla por la mitad, tal y como muestra la figura de la derecha.

En el caso de los elementos metálicos, la distancia internuclear se determina por el mismo procedimiento pero sobre la estructura cristalina de la sustancia metálica.

El radio atómico crece de arriba a abajo dentro de un mismo grupo, ya que aumenta el número de capas internas y por lo tanto será de mayor tamaño, y aumenta de derecha a izquierda en un mismo período debido a que los e‑ se van colocando en el mismo nivel (a la misma distancia del núcleo aproximadamente) y la fuerza de atracción entre los e‑ y el núcleo es más fuerte a medida que aumenta el número de protones, por tanto, el volumen es menor.
La nanotecnología languideció durante años porque manipular átomos individuales estaba más allá de la tecnología de la época. Pero en 1981 los físicos hicieron un gran avance con la invención del microscopio de efecto túnel, que les valió el premio Nobel de Física a los científicos Gerd Binning y Heinrich Rohrer que trabajaban en el Laboratorio IBM en Zurich.

De repente, los físicos podían obtener sorprendentes «imágenes» de átomos individuales dispuestos como se presentan en los libros de química, algo que los críticos de la teoría atómica consideraban imposible en otro tiempo. Ahora era posible obtener magníficas fotografías de átomos alineados en un cristal o un metal. Las fórmulas químicas utilizadas por los científicos, con una serie compleja de átomos empaquetados en una molécula, podían verse a simple vista. Además, el microscopio de efecto túnel hizo posible la manipulación de átomos individuales.
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