Как да се изчисли ефективният ядрен заряд

Ефективният ядрен заряд се отнася до заряда, усещан от най-външните (валентни) електрони на a многоелектронен атом, след като се вземе броят на екраниращите електрони, които обграждат ядрото сметка. Тенденцията в периодичната система е да се увеличава през даден период и да се увеличава групата надолу.

Формулата за изчисляване на ефективния ядрен заряд за един електрон е:

Z._еф *=* Z.−С

• Z._еф е ефективният ядрен заряд или Z ефективен
• Z е броят на протоните в ядрото, атомният номер
• S е средното количество електронна плътност между ядрото и електрона

Изчисляването на ефективния ядрен заряд включва разбиране на стойностите Z и S. Z е атомно число и S изисква използването на Правилата на Слейтър, за да се определи защитна стойност на електронния облак между ядрото и разглеждания електрон.

Примерен проблем: Какъв е ефективният ядрен заряд за валентния електрон в натрия?

Z е броят на протоните в ядрото на атома и това определя положителния заряд на ядрото. Броят на протоните в ядрото на атома е известен още като атомно число.

Използвайки периодичната таблица на елементите, намерете желания атомен номер. В горния пример натрият, символ Na, има атомен номер 11.

Напишете електронната конфигурация на елемента в следния ред и групи:

(1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d), (4f), (5s, 5p), (5d), (5f).. .

Припомнете си, че числата (1, 2, 3.. .) съответстват на основното квантово число или ниво на енергийната обвивка на електроните в атома и това определя колко далеч са електроните от ядрото. Буквите (s, p, d, f) съответстват на дадената форма на електронна орбитала. Например "s" е сферична орбитална форма, а "p" прилича на фигура 8.

За натрия електронната конфигурация е (1s²) (2 секунди², 2p⁶) (3 секунди¹).

В горния пример натрият има 11 електрона: два електрона в първото енергийно ниво (1), осем електрона във второто енергийно ниво (2) и един електрон в третото енергийно ниво. Електронът в 3s¹ орбиталната е фокусът на примера.

Стойността S може да бъде изчислена с помощта на Slater’s Rules, кръстена на учения Джон C. Слейтър, който ги е развил. Тези правила дават екраниращи стойности на всеки електрон. Направете не включват стойност на интересуващия електрон. Задайте следните стойности:

1. Всички електрони отдясно на интересуващия ни електрон не съдържат екранираща стойност.
2. Електроните от същата група (както е намерено в групирането на електронната конфигурация в Стъпка 2) като интересуващия го електрон защитава 0,35 ядрени зарядни единици.
3. За s или p електрони: електрони с една по-малка стойност на главното квантово число (енергийно ниво: 1, 2, 3.. .) получават 0,85 единици ядрен заряд. Електроните откриха две или повече енергийни нива по-нисък щит 1,00 единица.
4. За d или f електрони: всички електрони екранират 1,00 единица.

За горния пример отговорите за Na ще бъдат:

1. 0; няма електрони по-високо (или вдясно в електронната конфигурация)
2. 0; няма други електрони в 3s орбиталата на Na.
3. 8,8; Изисква две изчисления: първо, има осем електрона в обвивката на енергийно ниво 2, два в s черупката и шест в p; 8 × 0,85 = 6,8. Плюс това, тъй като 1s² електроните са на две нива от интересуващия ни електрон: 2 × 1.
4. 0; няма d или f електрони.

Добавете всички екраниращи такси, изчислени с помощта на Правилата на Слейтър.

В примерния проблем екраниращите стойности се сумират до 8,8 (0 + 0 + 8,8 + 0).

Поставете стойностите за Z и S във формулата на ефективния ядрен заряд:

Z._еф *=* Z.−С

В горния пример за Na: 11 - 8,8 = 2,2

Ефективният ядрен заряд на 3s¹ електрон в натриевия атом е 2.2. Обърнете внимание, че стойността е такса и не съдържа единици.