Carga nuclear efectiva

La carga nuclear efectiva es la fracción de la carga positiva del núcleo que siente un determinado electrón en un átomo. Se denomina efectiva porque el efecto pantalla de los electrones vecinos y los más cercanos al núcleo evita que los electrones en orbitales superiores experimenten la carga completa del núcleo.
En un átomo con un electrón, el electrón experimenta toda la carga positiva del núcleo. En este caso, la carga nuclear efectiva puede ser calculada mediante la ley de Coulomb.
Sin embargo, en un átomo polielectrónico, 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 propuesta por J.C. Slater:

$$Zeff = Z - S , 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 que tipo de orbital se encuentran los electrones que restan carga nuclear.No contribuyen los electrones exteriores al nivel energético considerado, pero si el resto de los vecinos del mismo nivel. Esta constante depende del grado de penetración de los orbitales atómicos que van de s>p>d>f, por lo que Zeff para cada orbital es ns>np>nd>nf; lógicamente el efecto pantalla de cada tipo de orbital va en el mismo sentido cuantitativo.

S puede determinarse mediante la aplicación sistemática de varios conjuntos de reglas, el método más simple es conocido como las reglas de Slater (por su autor John C. Slater).

La idea de la carga nuclear efectiva es muy útil para entender como 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.

Bibliografía

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