Jak vypočítat efektivní jaderný poplatek

Efektivní jaderný náboj označuje náboj pociťovaný nejvzdálenějšími (valenčními) elektrony a multi-elektronový atom poté, co se vezme počet stínících elektronů, které obklopují jádro účet. Trendem periodické tabulky je zvyšování napříč obdobím a zvyšování skupiny.

Vzorec pro výpočet efektivního jaderného náboje pro jeden elektron je:

Z_eff *=* Z−S

• Z_eff je efektivní jaderný náboj, nebo Z efektivní
• Z je počet protonů v jádře, atomové číslo
• S je průměrné množství elektronové hustoty mezi jádrem a elektronem

Výpočet efektivního jaderného náboje zahrnuje porozumění hodnotám Z a S. Z je atomové číslo a S vyžaduje použití Slaterových pravidel k určení hodnoty stínění elektronového mraku mezi uvažovaným jádrem a elektronem.

Příklad problému: Jaký je efektivní jaderný náboj pro valenční elektron v sodíku?

Z je počet protonů v jádru atomu, což určuje kladný náboj jádra. Počet protonů v jádru atomu je také známý jako atomové číslo.

Pomocí periodické tabulky prvků vyhledejte požadované atomové číslo. Ve výše uvedeném příkladu má sodík, symbol Na, atomové číslo 11.

Zapište elektronovou konfiguraci prvku v následujícím pořadí a seskupení:

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

Připomeňme, že čísla (1, 2, 3.. .) odpovídají hlavnímu kvantovému počtu nebo úrovni energetické skořápky elektronů v atomu, což určuje, jak daleko jsou elektrony od jádra. Písmena (s, p, d, f) odpovídají danému tvaru oběžné dráhy elektronu. Například „s“ je sférický orbitální tvar a „p“ připomíná obrázek 8.

U sodíku je elektronová konfigurace (1 s²) (2 s.)², 2 s⁶) (3 s.)¹).

Ve výše uvedeném příkladu má sodík 11 elektronů: dva elektrony v první energetické úrovni (1), osm elektronů ve druhé energetické úrovni (2) a jeden elektron ve třetí energetické úrovni. Elektron za 3 s¹ příkladem je orbital.

Hodnotu S lze vypočítat pomocí Slaterových pravidel, pojmenovaných podle vědce Johna C. Slater, který je vyvinul. Tato pravidla dávají každému elektronu hodnoty stínění. Dělat ne zahrnují hodnotu sledovaného elektronu. Přiřaďte následující hodnoty:

1. Veškeré elektrony napravo od sledovaného elektronu neobsahují žádnou hodnotu stínění.
2. Elektrony ve stejné skupině (jak bylo nalezeno ve skupině konfigurace elektronů v kroku 2) jako zájmový elektron chrání 0,35 jednotky jaderného náboje.
3. Pro s nebo p elektrony: elektrony s jednou menší hodnotou hlavního kvantového čísla (energetická úroveň: 1, 2, 3.. .) je přiřazeno 0,85 jednotky jaderného náboje. Elektrony nalezly dvě nebo více úrovní energie nižší 1,00 jednotky štítu.
4. Pro d nebo f elektrony: všechny elektrony stíní 1,00 jednotky.

Pro výše uvedený příklad by odpovědi pro Na byly:

1. 0; nejsou žádné elektrony vyšší (nebo vpravo v elektronické konfiguraci)
2. 0; na 3s oběžné dráze Na nejsou žádné další elektrony.
3. 8,8; Vyžaduje dva výpočty: za prvé, ve skořápce energetické úrovně 2 je osm elektronů, dva ve skořápce s a šest v p; 8 × 0,85 = 6,8. Navíc od 1s² elektrony jsou dvě úrovně od sledovaného elektronu: 2 × 1.
4. 0; neexistují žádné d nebo f elektrony.

Přidejte všechny poplatky za stínění vypočítané podle pravidel Slater.

V ukázkové úloze jsou hodnoty stínění 8,8 (0 + 0 + 8,8 + 0).

Umístěte hodnoty pro Z a S do vzorce účinného jaderného náboje:

Z_eff *=* Z−S

Ve výše uvedeném příkladu pro Na: 11 - 8,8 = 2,2

Efektivní jaderný náboj 3s¹ elektron v atomu sodíku je 2,2. Hodnota je poplatek a neobsahuje žádné jednotky.