כיצד לחשב מטען גרעיני יעיל

מטען גרעיני יעיל מתייחס למטען שמרגישים האלקטרונים החיצוניים ביותר (ערכיות) של a אטום רב-אלקטרונים לאחר שנלקח מספר אלקטרוני המגן המקיפים את הגרעין חֶשְׁבּוֹן. המגמה בטבלה המחזורית היא להגדיל לאורך תקופה ולהגדיל את הקבוצה.

הנוסחה לחישוב המטען הגרעיני האפקטיבי לאלקטרון יחיד היא:

ז_eff *=* ז−ס

• ז_eff האם המטען הגרעיני היעיל, או Z יעיל
• Z הוא מספר הפרוטונים בגרעין, המספר האטומי
• S הוא הכמות הממוצעת של צפיפות אלקטרונים בין הגרעין לאלקטרון

חישוב מטען גרעיני יעיל כרוך בהבנת ערכי Z ו- S. Z הוא מספר אטומי, ו- S דורש שימוש בכללי סלייטר לקביעת ערך מגן ענן אלקטרונים בין הגרעין לאלקטרון הנבחן.

בעיה לדוגמא: מהו המטען הגרעיני היעיל עבור אלקטרון הערכיות בנתרן?

Z הוא מספר הפרוטונים בגרעין האטום, וזה קובע את המטען החיובי של הגרעין. מספר הפרוטונים בגרעין האטום ידוע גם כמספר האטומי.

בעזרת טבלה מחזורית של אלמנטים, אתר את המספר האטומי הרצוי. בדוגמה לעיל, לנתרן, סמל Na, יש מספר אטומי 11.

כתוב את תצורת האלקטרון של האלמנט לפי הסדר והקיבוצים הבאים:

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

נזכיר כי המספרים (1, 2, 3.. .) תואמים את המספר הקוונטי הראשי או את רמת מעטפת האנרגיה של האלקטרונים באטום, וזה מציין כמה רחוקים האלקטרונים מהגרעין. האותיות (s, p, d, f) תואמות את הצורה הנתונה של מסלול האלקטרון. לדוגמא, "s" הוא צורה מסלולית כדורית, ו- "p" דומה לדמות 8.

עבור נתרן, תצורת האלקטרונים היא (1s²) (2 שניות², 2p⁶) (3s¹).

בדוגמה לעיל, לנתרן 11 אלקטרונים: שני אלקטרונים ברמת האנרגיה הראשונה (1), שמונה אלקטרונים ברמת האנרגיה השנייה (2) ואלקטרון אחד ברמת האנרגיה השלישית. האלקטרון בשנות השלוש¹ מסלול המסלול הוא מוקד הדוגמה.

ניתן לחשב את הערך S באמצעות כללי סלייטר, על שם המדען ג'ון סי. סלייטר שפיתח אותם. כללים אלה נותנים ערכי סיכוך לכל אלקטרון. לַעֲשׂוֹת לֹא לכלול ערך של האלקטרון המעניין. הקצה את הערכים הבאים:

1. כל אלקטרונים מימין לאלקטרון המעניין אינם מכילים ערך מיגון.
2. אלקטרונים באותה קבוצה (כפי שנמצאו בקיבוץ תצורת האלקטרונים בשלב 2) כמו האלקטרון של ריבית מגן על 0.35 יחידות מטען גרעיניות.
3. עבור s או p אלקטרונים: אלקטרונים עם ערך אחד פחות של המספר הקוונטי הראשי (רמת אנרגיה: 1, 2, 3.. .) מוקצים 0.85 יחידות מטען גרעיני. אלקטרונים מצאו שתי רמות אנרגיה או יותר נמוכות מגן 1.00 יחידה.
4. עבור אלקטרונים d או f: כל האלקטרונים מגנים על יחידת 1.00.

לדוגמא לעיל, התשובות עבור Na יהיו:

1. 0; אין אלקטרונים גבוהים יותר (או מימין בתצורה האלקטרונית)
2. 0; אין אלקטרונים אחרים במסלול ה -3 של Na.
3. 8.8; דורש שני חישובים: ראשית, ישנם שמונה אלקטרונים בקליפת רמת האנרגיה 2, שניים בקונכיית s, ושישה ב- p; 8 × 0.85 = 6.8. בנוסף, מאז שנות ה -1² אלקטרונים הם שני רמות מהאלקטרון המעניין: 2 × 1.
4. 0; אין אלקטרונים d או f.

הוסף את כל חיובי המיגון המחושבים לפי הכללים של סלייטר.

בבעיית הדוגמה ערכי ההגנה מסתכמים ב 8.8 (0 + 0 + 8.8 + 0).

הצב את הערכים של Z ו- S לנוסחת המטען הגרעיני האפקטיבית:

ז_eff *=* ז−ס

בדוגמה שלעיל עבור Na: 11 - 8.8 = 2.2

המטען הגרעיני היעיל של השלוש¹ האלקטרון באטום הנתרן הוא 2.2. שימו לב שהערך הוא תשלום ואינו מכיל יחידות.