Cara Menghitung Muatan Nuklir Efektif

Muatan inti efektif mengacu pada muatan yang dirasakan oleh elektron (valensi) terluar dari a atom multi-elektron setelah jumlah elektron pelindung yang mengelilingi nukleus diambil menjadi Akun. Tren pada tabel periodik adalah meningkat dalam satu periode dan meningkat dalam satu golongan.

Rumus untuk menghitung muatan inti efektif untuk satu elektron adalah:

Z_eff *=* Z−S

• Z_eff adalah muatan inti efektif, atau Z efektif
• Z adalah jumlah proton dalam inti, nomor atom
• S adalah jumlah rata-rata kerapatan elektron antara inti dan elektron

Menghitung muatan inti efektif melibatkan pemahaman nilai Z dan S. Z adalah nomor atom, dan S memerlukan penggunaan Aturan Slater untuk menentukan nilai perisai awan elektron antara nukleus dan elektron yang sedang dipertimbangkan.

Contoh soal: Berapa muatan inti efektif untuk elektron valensi dalam natrium?

Z adalah jumlah proton dalam inti atom, dan ini menentukan muatan positif inti. Jumlah proton dalam inti atom disebut juga dengan nomor atom.

Dengan menggunakan tabel periodik unsur, cari nomor atom yang diinginkan. Dalam contoh di atas, natrium, simbol Na, memiliki nomor atom 11.

Tuliskan konfigurasi elektron unsur dalam urutan dan pengelompokan berikut:

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

Ingatlah bahwa angka (1, 2, 3.. .) sesuai dengan nomor kuantum utama atau tingkat kulit energi elektron dalam atom, dan ini menunjukkan seberapa jauh elektron dari nukleus. Huruf (s, p, d, f) sesuai dengan bentuk orbital elektron yang diberikan. Misalnya, "s" adalah bentuk orbital bola, dan "p" menyerupai gambar 8.

Untuk natrium, konfigurasi elektronnya adalah (1s²) (2s², 2p⁶) (3s¹).

Pada contoh di atas, natrium memiliki 11 elektron: dua elektron pada tingkat energi pertama (1), delapan elektron pada tingkat energi kedua (2), dan satu elektron pada tingkat energi ketiga. Elektron dalam 3s¹ orbital adalah fokus dari contoh.

Nilai S dapat dihitung menggunakan Aturan Slater, dinamai menurut nama ilmuwan John C. Slater yang mengembangkannya. Aturan-aturan ini memberikan nilai perisai untuk setiap elektron. Melakukan tidak termasuk nilai elektron yang menarik. Tetapkan nilai berikut:

1. Setiap elektron di sebelah kanan elektron yang diinginkan tidak mengandung nilai pelindung.
2. Elektron dalam kelompok yang sama (seperti yang ditemukan dalam pengelompokan konfigurasi elektron pada Langkah 2) sebagai elektron yang menarik melindungi 0,35 unit muatan inti.
3. Untuk elektron s atau p: elektron dengan satu nilai lebih kecil dari bilangan kuantum utama (tingkat energi: 1, 2, 3.. .) ditugaskan 0,85 unit muatan nuklir. Elektron menemukan dua atau lebih tingkat energi perisai yang lebih rendah 1,00 unit.
4. Untuk elektron d atau f: semua elektron melindungi 1,00 unit.

Untuk contoh di atas, jawaban untuk Na adalah:

1. 0; tidak ada elektron yang lebih tinggi (atau ke kanan dalam konfigurasi elektronik)
2. 0; tidak ada elektron lain dalam orbital 3s Na.
3. 8.8; Memerlukan dua perhitungan: pertama, ada delapan elektron di kulit tingkat energi 2, dua di kulit s, dan enam di kulit p; 8 × 0,85 = 6,8. Ditambah lagi, sejak 1s² elektron adalah dua tingkat dari elektron yang menarik: 2 × 1.
4. 0; tidak ada elektron d atau f.

Tambahkan semua biaya perisai yang dihitung menggunakan Aturan Slater.

Dalam contoh soal, nilai perisai berjumlah 8,8 (0 + 0 + 8,8 + 0).

Tempatkan nilai untuk Z dan S ke dalam rumus muatan inti efektif:

Z_eff *=* Z−S

Pada contoh di atas untuk Na: 11 8.8 = 2.2

Muatan inti efektif 3s¹ elektron dalam atom natrium adalah 2.2. Perhatikan bahwa nilainya adalah muatan dan tidak mengandung satuan.