Kuidas arvutada efektiivset tuumalaengut

Efektiivne tuumalaeng viitab laengule, mida tunnevad a mitme elektroni aatom pärast tuuma ümbritsevate varjestavate elektronide arvu võtmist konto. Perioodilise tabeli trend on kogu perioodi jooksul suureneda ja grupi võrra alla kasvada.

Ühe elektroni efektiivse tuumalaengu arvutamise valem on:

Z_ef *=* Z−S

• Z_ef on efektiivne tuumalaeng ehk Z efektiivne
• Z on prootonite arv tuumas, aatomnumber
• S on tuuma ja elektroni keskmine elektrontiheduse summa

Efektiivse tuumalaengu arvutamine hõlmab Z ja S väärtuste mõistmist. Z on aatomnumber ja S nõuab tuuma ja vaadeldava elektroni vahel elektronpilvede varjestusväärtuse määramiseks Slateri reeglite kasutamist.

Näidisprobleem: Kui suur on valentselektroni efektiivne tuumalaeng naatriumis?

Z on prootonite arv aatomi tuumas ja see määrab tuuma positiivse laengu. Prootonite arv aatomi tuumas on tuntud ka kui aatominumber.

Elementide perioodilise tabeli abil leidke soovitud aatomnumber. Ülaltoodud näites on naatriumil, sümbolil Na, aatomnumber 11.

Kirjutage elemendi elektronkonfiguratsioon järgmises järjestuses ja rühmitustes:

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

Tuletame meelde, et numbrid (1, 2, 3.. .) vastavad aatomi elektronide peamisele kvantarvule või energiakesta tasemele ja see tähistab, kui kaugel elektronid tuumast asuvad. Tähed (s, p, d, f) vastavad antud elektronmõõdu kujule. Näiteks "s" on sfääriline orbiidi kuju ja "p" meenutab joonist 8.

Naatriumi korral on elektronide konfiguratsioon (1 s²) (2s², 2p⁶) (3s¹).

Ülaltoodud näites on naatriumil 11 elektroni: kaks elektroni esimesel energiatasemel (1), kaheksa elektroni teisel energiatasemel (2) ja üks elektron kolmandal energiatasemel. Elektron 3-s¹ orbiit on näite keskmes.

Väärtuse S võib arvutada Slateri reeglite abil, mis on nimetatud teadlase John C järgi. Slater, kes need arendas. Need reeglid annavad varjatud väärtused igale elektronile. Tehke mitte sisaldavad huvipakkuva elektroni väärtust. Määrake järgmised väärtused:

1. Kõik huvipakkuvast elektronist paremal asuvad elektronid ei sisalda varjestusväärtust.
2. Huvipakkuva elektroniga samasse rühma kuuluvad elektronid (nagu on leitud elektronide konfiguratsioonigrupis 2. etapis) varjestavad 0,35 tuumalaenguühikut.
3. S- või p-elektronide puhul: elektronid, mille põhikvantarv on ühe võrra väiksem (energiatase: 1, 2, 3.. .) määratakse 0,85 ühikut tuumalaengut. Elektronid leidsid kahe või enama energiataseme alumise kilbi 1,00 ühiku.
4. D- või f-elektronide puhul: kõik elektronid kaitsevad 1,00 ühikut.

Ülaltoodud näite puhul oleksid Na vastused järgmised:

1. 0; elektrone pole kõrgemal (või elektroonilises konfiguratsioonis paremal)
2. 0; Na 3-s orbiidil pole muid elektrone.
3. 8,8; Nõuab kahte arvutust: esiteks on 2. energiataseme kestas kaheksa elektroni, kaks kestas s ja kuus p-s; 8 × 0,85 = 6,8. Lisaks alates 1. eluaastast² elektronid on huvipakkuvast elektronist kaks taset: 2 × 1.
4. 0; ei ole d ega f elektrone.

Lisage kõik Slateri reeglite alusel arvutatud varjestustasud.

Näidisülesandes on varjestusväärtused kokku 8,8 (0 + 0 + 8,8 + 0).

Pange Z ja S väärtused efektiivse tuumalaengu valemisse:

Z_ef *=* Z−S

Na ülaltoodud näites: 11 - 8,8 = 2,2

3-de efektiivne tuumalaeng¹ elektron naatriumiaatomis on 2,2. Pange tähele, et väärtus on laadimine ja ei sisalda ühikuid.