Hogyan számoljuk ki a hatékony nukleáris töltést

A tényleges nukleáris töltés az a. Legkülső (valens) elektronjai által érzett töltésre utal több elektronos atom, miután a magot körülvevő árnyékoló elektronok számát figyelembe vesszük számla. A periódusos rendszer tendenciája az, hogy egy időszak alatt növekszik, és egy csoporttal lefelé nő.

Az egyetlen elektron tényleges nukleáris töltésének kiszámításához a képlet a következő:

Z_eff *=* Z−S

• Z_eff a tényleges nukleáris töltés, vagy Z hatásos
• Z a protonok száma a magban, az atomszám
• S a mag és az elektron közötti átlagos elektronsűrűség

A tényleges nukleáris töltés kiszámítása magában foglalja a Z és S értékek megértését. Z atomszám, és S-hez Slater-szabályok használatára van szükség az atomfelhő árnyékolásának meghatározásához a mag és a vizsgált elektron között.

Példa probléma: Mekkora a valencia elektron tényleges magtöltése a nátriumban?

Z az atom magjában lévő protonok száma, és ez határozza meg a mag pozitív töltését. Az atom magjában lévő protonok száma atomszámként is ismert.

Az elemek periódusos rendszerének segítségével keresse meg a kívánt atomszámot. A fenti példában a nátrium, Na szimbólum, atomszáma 11.

Írja fel az elem elektronkonfigurációját a következő sorrendben és csoportosításban:

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

Emlékezzünk arra, hogy a számok (1, 2, 3.. .) megfelelnek az atomban lévő elektronok fő kvantumszámának vagy energiaburkolatának, és ez jelöli, hogy az elektronok milyen messze vannak a magtól. A betűk (s, p, d, f) megfelelnek az elektron pályájának adott alakjának. Például az "s" gömb alakú pálya alakú, az "p" pedig egy 8. ábrára emlékeztet.

A nátrium esetében az elektronkonfiguráció (1 s²) (2s², 2p⁶) (3s¹).

A fenti példában a nátriumnak 11 elektronja van: két elektron az első energiaszintben (1), nyolc elektron a második energiaszintben (2) és egy elektron a harmadik energiaszintben. Az elektron a 3-asokban¹ orbitális a példa középpontjában.

Az S érték kiszámítható a Slater’s Rules alkalmazásával, amelyet John C. tudósról neveztek el. Slater, aki fejlesztette őket. Ezek a szabályok árnyékoló értékeket adnak az egyes elektronoknak. Csináld nem tartalmazzák a kívánt elektron értékét. Rendelje hozzá a következő értékeket:

1. A kérdéses elektrontól jobbra található elektronok nem tartalmaznak árnyékoló értéket.
2. Az elektronok ugyanabban a csoportban (ahogyan a 2. lépés elektronkonfigurációs csoportosulásában megtalálhatók), mint az érdeklődő elektron, 0,35 nukleáris töltésegységet árnyékolnak.
3. S vagy p elektronok esetén: elektronok a kvantumszám eggyel kevesebb értékével (energiaszint: 1, 2, 3.. .) 0,85 egység nukleáris töltetet rendelnek hozzá. Az elektronok két vagy több energiaszinttel alacsonyabb pajzs 1,00 egységet találtak.
4. D vagy f elektronok esetén: az összes elektron árnyékolja az 1,00 egységet.

A fenti példára a Na-ra a válaszok a következők lennének:

1. 0; nincsenek magasabb elektronok (vagy jobbra az elektronikus konfigurációban)
2. 0; a Na 3s pályáján nincsenek más elektronok.
3. 8,8; Két számítást igényel: először is nyolc elektron van a 2. energiaszintű héjban, kettő az s héjban és hat a p-ben; 8 × 0,85 = 6,8. Ráadásul az 1-esek óta² az elektronok két szintre vannak a kérdéses elektrontól: 2 × 1.
4. 0; nincsenek d vagy f elektronok.

Adja hozzá az összes árnyékolási díjat, amelyet a Slater szabályai alapján számítottak ki.

A mintaproblémában az árnyékolási értékek összege 8,8 (0 + 0 + 8,8 + 0).

Helyezze a Z és S értékeit az effektív nukleáris töltési képletbe:

Z_eff *=* Z−S

A fenti Na-példa esetében: 11 - 8,8 = 2,2

A 3-ok tényleges nukleáris töltése¹ az elektron a nátriumatomban 2,2. Vegye figyelembe, hogy az érték töltés, és nem tartalmaz egységeket.