As Energias das Orbitais Atómicas

As orbitais atómicas têm energias diferentes, tal como racionalizado pelas interações Coulomb, o efeito de proteção e penetração orbital. A lei de Coulomb indica que a força atrativa ou repulsiva entre duas partículas carregadas tem uma relação inverso-quadrada com a distância entre elas. Os tamanhos orbitais atómicos aumentam com o número de camadas, e os elétrons são repelidos do espaço ocupado por orbitais de camada inferior.

Assim, a lei de Coulomb sugere que como o número de camadas aumenta, os elétrons experimentam menos atração relativamente ao núcleo, o que corresponde a energias orbitais mais elevadas. Para além disso, os elétrons que se encontram aproximadamente à mesma distância de ou mais perto do núcleo têm um efeito de proteção que reduz ainda mais a atração para com o núcleo. Quanto maior for o escudo, menor será a atração sentida relativamente ao núcleo.

Esta é uma das razões para as diferenças nas energias orbitais dentro das camadas de elétrons. Por exemplo, os elétrons 3s e 3p de forma significativamente elétrons de proteção 3d. A carga nuclear efetiva sentida por um elétron é calculada subtraindo a constante de proteção S, que depende do número de elétrons de prot