როგორ გამოვთვალოთ ეფექტური ბირთვული მუხტი

ეფექტური ბირთვული მუხტი გულისხმობს მუხტს, რომელსაც გრძნობენ ყველაზე შორეული (ვალენტური) ელექტრონები მრავალ ელექტრონული ატომი მიიღება დამცავი ელექტრონების რაოდენობის შემდეგ, რომლებიც გარს აკრავს ბირთვს ანგარიში პერიოდული ცხრილის ტენდენციაა პერიოდის განმავლობაში გაიზარდოს და ჯგუფში გაიზარდოს.

ერთი ელექტრონის ეფექტური ბირთვული მუხტის გაანგარიშების ფორმულაა:

ზ_{ეფექტები} *=* ზ−ს

• ზ_{ეფექტები} არის ეფექტური ბირთვული მუხტი, ან Z ეფექტური
• Z არის ბირთვში პროტონების რაოდენობა, ატომური რიცხვი
• S არის ელექტრონის სიმკვრივის საშუალო რაოდენობა ბირთვსა და ელექტრონს შორის

ეფექტური ბირთვული მუხტის გაანგარიშება გულისხმობს Z და S მნიშვნელობების გაგებას. Z არის ატომური ნომერი, ხოლო S მოითხოვს Slater's Rules- ის გამოყენებას ბირთვსა და განსახილველ ელექტრონს შორის ელექტრონული ღრუბლის დამცავი მნიშვნელობის დასადგენად.

პრობლემის მაგალითი: რა არის ეფექტური ბირთვული მუხტი ნატრიუმში ვალენტური ელექტრონისთვის?

Z არის პროტონების რაოდენობა ატომის ბირთვში და ეს განსაზღვრავს ბირთვის დადებით მუხტს. პროტონების რაოდენობა ატომის ბირთვში ასევე ცნობილია, როგორც ატომური რიცხვი.

ელემენტების პერიოდული ცხრილის გამოყენებით მოათავსეთ სასურველი ატომური რიცხვი. ზემოთ მოყვანილ მაგალითში ნატრიუმს, Na სიმბოლოს აქვს ატომური ნომერი 11.

დაწერეთ ელემენტის ელექტრონული კონფიგურაცია შემდეგი თანმიმდევრობით და დაჯგუფებებით:

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

შეგახსენებთ, რომ ციფრები (1, 2, 3.. .) შეესაბამება ატომში არსებული ელექტრონების მთავარ კვანტურ რიცხვს ან ენერგიის გარსის დონეს და ეს ნიშნავს თუ რამდენად შორს არიან ელექტრონები ბირთვიდან. ასოები (s, p, d, f) შეესაბამება ელექტრონის ორბიტალის მოცემულ ფორმას. მაგალითად, "s" არის სფერული ორბიტალური ფორმა და "p" ჰგავს ფიგურა 8-ს.

ნატრიუმისთვის ელექტრონის კონფიგურაციაა (1s²) (2 წ², 2 გვ⁶) (3s¹).

ზემოთ მოყვანილ მაგალითში ნატრიუმს აქვს 11 ელექტრონი: ორი ელექტრონი პირველ ენერგეტიკულ დონეზე (1), რვა ელექტრონი მეორე ენერგეტიკულ დონეზე (2) და ერთი ელექტრონი მესამე ენერგეტიკულ დონეზე. ელექტრონი 3-იანებში¹ ორბიტალი არის მაგალითის ფოკუსი.

S მნიშვნელობა შეიძლება გამოითვალოს სლეიტერის წესების გამოყენებით, რომელსაც ატარებს მეცნიერი ჯონ C. სლეიტერმა, რომლებმაც ისინი განავითარეს. ეს წესები თითოეულ ელექტრონს აძლევს დამცავ მნიშვნელობებს. Კეთება არა მოიცავს ინტერესის ელექტრონის მნიშვნელობას. მიანიჭეთ შემდეგი მნიშვნელობები:

1. ნებისმიერი ელექტრონი ინტერესის ელექტრონის მარჯვნივ არ შეიცავს დამცავ მნიშვნელობას.
2. ელექტრონები იმავე ჯგუფში (რაც გვხვდება ელექტრონების კონფიგურაციის ჯგუფში, ნაბიჯი 2), როგორც ელექტრონული ინტერესი იცავს 0,35 ბირთვულ მუხტის ერთეულს.
3. S ან p ელექტრონებისთვის: ელექტრონები ძირითადი კვანტური რიცხვის ერთი ნაკლები მნიშვნელობით (ენერგიის დონე: 1, 2, 3.. .) ენიჭება 0.85 ერთეული ბირთვული მუხტი. ელექტრონებმა იპოვნეს ორი ან მეტი ენერგიის დონე ქვედა ფარი 1,00 ერთეულით.
4. D ან f ელექტრონებისათვის: ყველა ელექტრონი ფარავს 1,00 ერთეულს.

ზემოთ მოყვანილი მაგალითისთვის Na- ს პასუხები იქნება:

1. 0; არ არის უფრო მაღალი ელექტრონები (ან მარჯვნივ ელექტრონულ კონფიგურაციაში)
2. 0; Na 3-ის ორბიტალში სხვა ელექტრონები არ არის.
3. 8.8; მოითხოვს ორ გამოთვლას: პირველ რიგში, ენერგიის დონის 2 გარსში არის რვა ელექტრონი, ორი s გარსში და ექვსი p; 8 × 0,85 = 6,8. პლუს, 1-იანი წლებიდან² ელექტრონები ინტერესის ელექტრონიდან ორი დონეა: 2 × 1.
4. 0; არ არსებობს d ან f ელექტრონები.

დაამატეთ ყველა დამცავი მუხტი, რომელიც გამოითვლება Slater- ის წესების გამოყენებით.

ნიმუშის პრობლემაში, დამცავი მნიშვნელობები ჯდება 8.8 (0 + 0 + 8.8 + 0).

განათავსეთ Z და S მნიშვნელობები ბირთვული მუხტის ეფექტურ ფორმულაში:

ზ_{ეფექტები} *=* ზ−ს

Na- ს ზემოხსენებულ მაგალითში: 11 - 8.8 = 2.2

3-ების ეფექტური ბირთვული მუხტი¹ ელექტრონი ნატრიუმის ატომში არის 2.2. გაითვალისწინეთ, რომ ღირებულება არის გადასახადი და არ შეიცავს ერთეულებს.