🧪

Calculadora de carga nuclear efectiva (reglas de Slater)

Calcula la carga nuclear efectiva (Z_ef) que siente cualquier electrón con las reglas de Slater: constante de apantallamiento, configuración electrónica y tabla de apantallamiento por grupos para los elementos 1 a 86.

Número atómico (Z)

Electrón que se evalúa

Cargando calculadora…

Cómo funciona

Z_ef = Z − S · grupos: (1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)(5s,5p)(5d)(6s,6p) · para un electrón ns/np: los demás del mismo grupo 0.35 (0.30 en 1s), electrones de la capa n−1: 0.85, capas n−2 e inferiores: 1.00 · para un electrón nd/nf: mismo grupo 0.35, todos los grupos a su izquierda 1.00 · grupos a la derecha: 0

Los electrones internos apantallan parte de la carga del núcleo, así que un electrón externo siente una carga nuclear efectiva menor. Las reglas empíricas de John Slater (1930) estiman la constante de apantallamiento S agrupando los orbitales y dando a cada electrón un peso fijo según su grupo. Z_ef explica las tendencias periódicas: aumenta a lo largo de un periodo (los átomos se encogen y crece la energía de ionización) y se mantiene casi constante al bajar en un grupo. La configuración electrónica sigue el orden de Madelung con las excepciones habituales (Cr, Cu, Mo, Ag, Pd, Pt, Au y otras). Para valores más precisos se usan cálculos de Hartree–Fock (Clementi–Raimondi).

Ejemplo resuelto

El sodio (Z = 11) es 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹. Para su electrón 3s no hay otros electrones en el mismo grupo, los 8 electrones de la capa 2 apantallan 0.85 cada uno (6.80) y los 2 de la capa 1 apantallan 1.00 cada uno (2.00), así que S = 8.80 y Z_ef = 11 − 8.80 = 2.20.

Fuentes: Slater, J. C. — Atomic Shielding Constants, Phys. Rev. 36, 57 (1930) · LibreTexts Chemistry — Slater's rules

Preguntas frecuentes

¿Qué es la carga nuclear efectiva?

Es la carga positiva neta que siente realmente un electrón: la carga nuclear Z menos el apantallamiento S de los demás electrones, Z_ef = Z − S.

¿Cómo se aplican las reglas de Slater?

Escribe la configuración por grupos de Slater y suma el apantallamiento: 0.35 por cada otro electrón del mismo grupo (0.30 en 1s), 0.85 por cada electrón de la capa inmediatamente inferior y 1.00 por los de capas más profundas; para electrones d y f, cada electrón a la izquierda cuenta 1.00.

¿Cómo varía Z_ef en la tabla periódica?

A lo largo de un periodo, la Z_ef de los electrones de valencia sube unos 0.65 por elemento, porque cada protón añadido solo queda parcialmente apantallado por el electrón añadido en la misma capa. Al bajar en un grupo se mantiene más o menos constante.

¿Cuál es la Z_ef de un electrón 4s del potasio?

El potasio (Z = 19) es [Ar] 4s¹. La capa 3 tiene 8 electrones (8 × 0.85 = 6.80) y las capas 1–2 tienen 10 (10 × 1.00), así que S = 16.80 y Z_ef = 2.20.

Calculadoras relacionadas

Calculadora de carga formal

Calcula la carga formal de un átomo en una estructura de Lewis a partir de sus electrones de valencia, sus electrones no enlazantes (pares libres) y su número de enlaces.

Calculadora de orden de enlace

Calcula el orden de enlace según la teoría de orbitales moleculares a partir de los electrones en orbitales enlazantes y antienlazantes, y averigua si la especie es estable.

Calculadora de porcentaje de carácter iónico

Calcula el porcentaje de carácter iónico de un enlace con la diferencia de electronegatividad (Pauling y Hannay–Smyth) o con el momento dipolar y la longitud de enlace.

Calculadora del modelo atómico de Bohr

Calcula la energía, el radio de la órbita y la velocidad del electrón en cualquier nivel del hidrógeno o de un ion hidrogenoide, y el fotón de cada transición: longitud de onda y serie.

Calculadora de masa atómica promedio

Calcula la masa atómica promedio (ponderada) de un elemento a partir de la masa de dos isótopos y su abundancia en porcentaje, como el valor de la tabla periódica.

Esta calculadora tiene fines informativos. Verifica los resultados importantes antes de tomar decisiones.