Kuinka laskea tehokas ydinmaksu

Efektiivinen ydinvaraus viittaa varaukseen, jonka a monielektroniatomi sen jälkeen kun ydin ympäröivien suojaavien elektronien määrä otetaan huomioon tili. Jaksollisen taulukon trendi on kasvaa koko jakson ajan ja kasvaa alas ryhmää.

Kaava yksittäisen elektronin efektiivisen ydinvarauksen laskemiseksi on:

Z_eff *=* Z−S

• Z_eff on efektiivinen ydinpommitus tai Z-tehokas
• Z on protonien lukumäärä ytimessä, atomiluku
• S on keskimääräinen elektronitiheyden määrä ytimen ja elektronin välillä

Efektiivisen ydinpanoksen laskeminen edellyttää Z- ja S-arvojen ymmärtämistä. Z on atomiluku, ja S vaatii Slaterin sääntöjen käyttöä elektronipilven suojausarvon määrittämiseksi ytimen ja tarkasteltavan elektronin välillä.

Esimerkki ongelmasta: Mikä on natriumin valenssielektronin tehollinen ydinvaraus?

Z on protonien määrä atomin ytimessä, ja tämä määrittää ytimen positiivisen varauksen. Protonien lukumäärä atomin ytimessä tunnetaan myös atominumerona.

Paikanna haluttu atomiluku elementtien jaksollisen taulukon avulla. Yllä olevassa esimerkissä natriumilla, symbolilla Na, on atominumero 11.

Kirjoita elementin elektronikonfiguraatio seuraavassa järjestyksessä ja ryhmittelyssä:

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

Muista, että luvut (1, 2, 3.. .) vastaavat atomin elektronien pääkvanttilukua tai energiankuoritasoa, ja tämä osoittaa kuinka kaukana elektronit ovat ytimestä. Kirjaimet (s, p, d, f) vastaavat elektronin kiertoradan annettua muotoa. Esimerkiksi "s" on pallomainen kiertorata, ja "p" muistuttaa kuvaa 8.

Natriumin elektronikonfiguraatio on (1s²) (2s², 2p⁶) (3s¹).

Yllä olevassa esimerkissä natriumilla on 11 elektronia: kaksi elektronia ensimmäisellä energiatasolla (1), kahdeksan elektronia toisella energiatasolla (2) ja yksi elektroni kolmannella energiatasolla. Elektroni kolmessa sekunnissa¹ kiertorata on esimerkin painopiste.

Arvo S voidaan laskea käyttäen tutkijan John C: n nimeämiä Slaterin sääntöjä. Slater, joka kehitti heidät. Nämä säännöt antavat kullekin elektronille suojausarvot. Tehdä ei sisältää kiinnostavan elektronin arvon. Määritä seuraavat arvot:

1. Mitään kiinnostavan elektronin oikealla puolella olevia elektroneja ei ole suojausarvoa.
2. Elektronit samassa ryhmässä (kuten löydetään vaiheen 2 elektronikonfiguraatioryhmässä) kuin kiinnostava elektroni suojaa 0,35 ydinvarausyksikköä.
3. S- tai p-elektroneille: elektronit, joilla on yksi pienempi pääkvanttiluvun arvo (energiataso: 1, 2, 3.. .) on osoitettu 0,85 yksikköä ydinpanosta. Elektronit löysivät kaksi tai useampia energiatasoja alemmasta suojasta 1,00 yksikköä.
4. D- tai f-elektronille: kaikki elektronit suojaavat 1,00 yksikköä.

Yllä olevassa esimerkissä Na: n vastaukset olisivat:

1. 0; elektronia ei ole elektronia korkeammalla (tai oikealla puolella)
2. 0; Na: n 3s-kiertoradalla ei ole muita elektroneja.
3. 8,8; Edellyttää kahta laskutoimitusta: ensinnäkin energiatason 2 kuoressa on kahdeksan elektronia, kaksi s-kuoressa ja kuusi p: ssä; 8 × 0,85 = 6,8. Plus, koska 1s² elektronit ovat kaksi tasoa kiinnostavasta elektronista: 2 × 1.
4. 0; d- tai f-elektronia ei ole.

Lisää kaikki Slaterin sääntöjen mukaisesti lasketut suojamaksut.

Näyteongelmassa suojausarvot ovat 8,8 (0 + 0 + 8,8 + 0).

Aseta Z: n ja S: n arvot efektiivisen ydinsyöttökaavaan:

Z_eff *=* Z−S

Edellä olevassa Na-esimerkissä: 11 - 8,8 = 2,2

Kolmen tehokkaan ydinpanoksen¹ elektroni natriumatomissa on 2,2. Huomaa, että arvo on maksu eikä sisällä yksiköitä.