Kako izračunati efektivni nuklearni naboj

Učinkoviti nuklearni naboj odnosi se na naboj koji osjećaju najudaljeniji (valentni) elektroni a višeelektronski atom nakon što se uzme broj zaštitnih elektrona koji okružuju jezgru račun. Trend na periodnom sustavu je porast kroz razdoblje i smanjenje grupe.

Formula za izračunavanje efektivnog nuklearnog naboja za jedan elektron je:

Z_eff *=* Z−S

• Z_eff je efektivni nuklearni naboj ili Z djelotvoran
• Z je broj protona u jezgri, atomski broj
• S je prosječna količina elektronske gustoće između jezgre i elektrona

Izračunavanje efektivnog nuklearnog naboja uključuje razumijevanje vrijednosti Z i S. Z je atomski broj, a S zahtijeva upotrebu Slaterovih pravila za određivanje vrijednosti zaštite elektronskog oblaka između jezgre i elektrona koji se razmatra.

Primjer problema: Koji je efektivni nuklearni naboj za valentni elektron u natrijumu?

Z je broj protona u jezgri atoma, a to određuje pozitivni naboj jezgre. Broj protona u jezgri atoma poznat je i kao atomski broj.

Pomoću periodnog sustava elemenata pronađite željeni atomski broj. U gornjem primjeru natrij, simbol Na, ima atomski broj 11.

Napišite elektronsku konfiguraciju elementa sljedećim redoslijedom i grupiranjem:

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

Podsjetimo da su brojevi (1, 2, 3.. .) odgovaraju glavnom kvantnom broju ili razini energetske ljuske elektrona u atomu, a to određuje koliko su elektroni udaljeni od jezgre. Slova (s, p, d, f) odgovaraju zadanom obliku orbite elektrona. Na primjer, "s" je sferni orbitalni oblik, a "p" sliči slici 8.

Za natrij je elektronska konfiguracija (1s²) (2 s², 2p⁶) (3 s¹).

U gornjem primjeru natrij ima 11 elektrona: dva elektrona u prvoj energetskoj razini (1), osam elektrona u drugoj energetskoj razini (2) i jedan elektron u trećoj energetskoj razini. Elektron u 3s¹ orbital je fokus na primjeru.

Vrijednost S može se izračunati pomoću Slaterovih pravila, nazvanih po znanstveniku Johnu C. Slater koji ih je razvio. Ova pravila daju zaštitne vrijednosti svakom elektronu. Čini ne uključuju vrijednost elektrona od interesa. Dodijelite sljedeće vrijednosti:

1. Bilo koji elektroni desno od elektrona od interesa ne sadrže zaštitnu vrijednost.
2. Elektroni u istoj skupini (kao što je pronađeno u grupiranju elektronskih konfiguracija u koraku 2) kao elektron od interesa štite 0,35 jedinica nuklearnog naboja.
3. Za s ili p elektrone: elektroni s jednom manjom vrijednošću glavnog kvantnog broja (razina energije: 1, 2, 3.. .) dodijeljeno je 0,85 jedinica nuklearnog naboja. Elektroni su pronašli dvije ili više razina energije donji štit od 1,00 jedinice.
4. Za d ili f elektrone: svi elektroni štite 1,00 jedinice.

Za gornji primjer, odgovori za Na bili bi:

1. 0; nema elektrona više (ili udesno u elektroničkoj konfiguraciji)
2. 0; u 3s orbitali Na nema drugih elektrona.
3. 8,8; Potrebna su dva izračuna: prvo, u ljusci razine energije 2 nalazi se osam elektrona, dva u s ljusci i šest u p; 8 × 0,85 = 6,8. Osim toga, od 1-ih² elektroni su dvije razine od elektrona koji nas zanima: 2 × 1.
4. 0; nema d ili f elektrona.

Dodajte sve naboje zaštite izračunate pomoću Slaterovih pravila.

U problemu uzorka, vrijednosti zaštite zbrajaju se na 8,8 (0 + 0 + 8,8 + 0).

Vrijednosti Z i S stavite u formulu efektivnog nuklearnog naboja:

Z_eff *=* Z−S

U gornjem primjeru za Na: 11 - 8,8 = 2,2

Efektivni nuklearni naboj 3s¹ elektron u atomu natrija je 2,2. Imajte na umu da je vrijednost naplata i ne sadrži jedinice.