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En un átomo de hidrógeno, el único electrón siente la carga nuclear total Z. En átomos multielectrónicos, los electrones internos cancelan parcialmente la atracción nuclear para los electrones externos mediante el efecto de apantallamiento. Las reglas de Slater lo cuantifican: cada electrón en la misma capa contribuye 0,35 a la constante de apantallamiento, cada electrón en la capa n-1 contribuye 0,85, y los electrones en capas n-2 o inferiores contribuyen 1,00. Para el sodio (Z=11), el electrón externo 3s tiene Zeff = 11 - (2×1,00 + 8×0,85) = 11 - 8,8 = 2,2.
Zeff aumenta a lo largo de un período porque cada protón adicional incrementa Z en 1, mientras que los electrones añadidos a la misma capa solo apantallan 0,35 por electrón, resultando en un incremento neto. Esto explica por qué el flúor (Zeff ≈ 5,2) retiene sus electrones con mucha más fuerza que el litio (Zeff ≈ 1,3), aunque ambos pertenecen al período 2. Una Zeff mayor contrae la nube electrónica, aumentando la energía de ionización y la electronegatividad mientras disminuye el radio atómico.
Al descender por un grupo, Zeff permanece aproximadamente constante o aumenta ligeramente porque se añaden nuevas capas y los electrones internos proporcionan un apantallamiento casi completo. Sin embargo, el número cuántico principal n aumenta, alejando los electrones de valencia del núcleo. Esta combinación —Zeff similar pero n mayor— resulta en una unión electrónica más débil al descender por un grupo, explicando la disminución gradual de la energía de ionización y el aumento de los radios atómicos e iónicos al bajar en la tabla periódica.
Atomic radius, ionization energy, electron affinity, electronegativity, and periodic trends
Explore CategoryZeff = Z - S, donde Z es el número atómico y S es la constante de apantallamiento calculada con las reglas de Slater. Cada grupo de electrones contribuye una fracción específica a S según su capa.
Cada protón nuevo añade +1 a Z, pero los electrones de la misma capa solo apantallan 0,35 cada uno, por lo que la Zeff neta aumenta aproximadamente 0,65 por elemento a lo largo de un período.
Una Zeff mayor significa que el núcleo atrae los electrones de valencia con más fuerza, requiriendo más energía para eliminarlos. Por eso la energía de ionización generalmente aumenta a lo largo de un período.
Las reglas de Slater son pautas empíricas para estimar la constante de apantallamiento S. Los electrones del mismo grupo contribuyen 0,35; la capa (n-1) contribuye 0,85; y las capas internas contribuyen 1,00 a S para electrones s y p.
No. Z es siempre un número entero igual al número de protones. Zeff es un valor decimal menor que refleja lo que realmente experimenta un electrón externo después de que los electrones internos cancelen parcialmente la atracción nuclear.