Càrrega nuclear efectiva versus càrrega nuclear
Els àtoms estan formats principalment per protons, neutrons i electrons. El nucli de l'àtom conté protons i neutrons. I hi ha electrons que giren al voltant del nucli en orbitals. El nombre atòmic d'un element és el nombre de protons que té al nucli. El símbol per indicar el nombre atòmic és Z. Quan l'àtom és neutre, té el mateix nombre d'electrons que protons. Per tant, el nombre atòmic és igual al nombre d'electrons en aquest cas.
Què és la càrrega nuclear?
En un nucli d'un àtom, principalment hi ha dues partícules subatòmiques, neutrons i protons. Els neutrons no tenen càrrega elèctrica. Però cada protó té una càrrega positiva. Si només hi ha protons als nuclis, la repulsió entre ells serà més gran (com les càrregues es repel·leixen mútuament). Per tant, la presència de neutrons és important per unir els protons als nuclis. La càrrega positiva total de tots els protons d'un nucli d'un àtom es coneix com a càrrega nuclear. Com que el nombre de protons d'un àtom és similar al nombre atòmic, la càrrega nuclear també és similar al nombre atòmic de l'element. Per tant, la càrrega nuclear és exclusiva d'un element. I podem veure com estan canviant les càrregues nuclears a través dels períodes i grups de la taula periòdica. La càrrega nuclear augmenta d'esquerra a dreta durant un període i també augmenta cap avall d'un grup. La càrrega nuclear és important per a un àtom, perquè és la força electrostàtica que atrau i uneix els electrons orbitals al nucli. Com que els electrons estan carregats negativament, són atrets per les càrregues positives del nucli.
Què és la càrrega nuclear efectiva?
Els electrons d'un àtom estan disposats en diferents orbitals. Dins d'un orbital principal, hi ha altres suborbitals. Per a cada suborbital, s'omplen dos electrons. Els electrons de l'últim orbital es coneixen com a electrons de valència i estan situats més lluny del nucli. Com que els electrons estan carregats negativament, en un àtom, hi ha repulsió electró-electró entre ells. I també hi ha atracció electrostàtica entre els protons dels nuclis i els electrons orbitals. Tanmateix, la càrrega nuclear no afecta de la mateixa manera a tots els electrons. Els electrons de les capes de valència senten l'efecte de càrrega nuclear mínima. Això es deu al fet que els electrons entre el nucli i les capes exteriors intervenen i protegeixen les càrregues nuclears. La càrrega nuclear efectiva és la càrrega nuclear que experimenten els electrons de la capa externa. I aquest valor és inferior a la càrrega nuclear real. Per exemple, el fluor té nou electrons i nou protons. La seva càrrega nuclear és +9. Tanmateix, la seva càrrega nuclear efectiva és de +7, a causa del blindatge degut a dos electrons. La càrrega nuclear efectiva d'un àtom es pot calcular mitjançant la fórmula següent.
Càrrega nuclear efectiva=nombre atòmic- nombre d'electrons de no-valència
Quina diferència hi ha entre la càrrega nuclear i la càrrega nuclear efectiva?
• La càrrega nuclear és la càrrega positiva total de tots els protons d'un nucli d'un àtom. La càrrega nuclear efectiva és la càrrega nuclear que experimenten els electrons de la capa externa.
• La càrrega nuclear efectiva és inferior al valor de la càrrega nuclear. (De vegades pot ser similar)
