Kaip apskaičiuoti efektyvų branduolinį krūvį

Efektyvus branduolinis krūvis reiškia krūvį, kurį jaučia a. Išoriniai (valentiniai) elektronai daugelektroninis atomas, po to, kai imamas apsauginių elektronų, kurie supa branduolį, skaičius sąskaitą. Periodinės lentelės tendencija yra didėti per visą laikotarpį ir didėti žemyn grupe.

Faktinio vieno elektrono branduolinio krūvio apskaičiavimo formulė yra:

Z_ef *=* Z−S

• Z_ef yra efektyvusis branduolinis užtaisas, arba Z efektyvus
• Z yra protonų skaičius branduolyje, atominis skaičius
• S yra vidutinis elektrono tankio kiekis tarp branduolio ir elektrono

Apskaičiuojant efektyvų branduolinį krūvį, reikia suprasti Z ir S reikšmes. Z yra atominis skaičius, o norint nustatyti elektronų debesies ekranavimo vertę tarp nagrinėjamo branduolio ir elektrono, S reikia naudoti Slaterio taisykles.

Problemos pavyzdys: Koks yra tikrasis valentinio elektrono natrio branduolio įkrovimas?

Z yra protonų skaičius atomo branduolyje, ir tai lemia teigiamą branduolio krūvį. Protonų skaičius atomo branduolyje taip pat žinomas kaip atomo skaičius.

Naudodamiesi periodine elementų lentele, suraskite norimą atominį skaičių. Ankstesniame pavyzdyje natrio simbolis Na turi atominį skaičių 11.

Parašykite elemento elektronų konfigūraciją tokia tvarka ir grupėmis:

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

Primename, kad skaičiai (1, 2, 3.. .) atitinka pagrindinį atomo elektronų kvantinį skaičių arba energijos apvalkalo lygį, ir tai nurodo, kiek toli elektronai yra nuo branduolio. Raidės (s, p, d, f) atitinka nurodytą elektrono orbitos formą. Pavyzdžiui, „s“ yra rutulio formos orbitos forma, o „p“ primena 8 paveikslą.

Natrio atveju elektronų konfigūracija yra (1s²) (2s², 2p⁶) (3s¹).

Ankstesniame pavyzdyje natris turi 11 elektronų: du elektronai pirmajame energijos lygyje (1), aštuoni elektronai antrame energijos lygyje (2) ir vienas elektronas trečiame energijos lygyje. Elektronas 3-iuose¹ orbita yra pavyzdžio dėmesys.

Vertę S galima apskaičiuoti naudojant Slaterio taisykles, pavadintas mokslininko Johno C. vardu. Juos kūręs Slateris. Šios taisyklės suteikia kiekvieno elektrono ekranavimo vertes. Daryk ne įtraukti dominančio elektrono vertę. Priskirkite šias vertes:

1. Jokie elektronai, esantys dešinėje nuo dominančio elektrono, neturi ekranavimo vertės.
2. Elektronai toje pačioje grupėje (kaip nustatyta elektronų konfigūracijos grupėje 2 žingsnyje), kaip ir dominantis elektronas, apsaugo 0,35 branduolinio krūvio vienetus.
3. S arba p elektronams: elektronai, kurių pagrindinio kvantinio skaičiaus vertė yra mažesnė (energijos lygis: 1, 2, 3.. .) priskiriami 0,85 branduolinio užtaiso vienetai. Elektronai nustatė, kad dviejų ar daugiau energijos lygių apatinis ekranas yra 1,00 vieneto.
4. D arba f elektronams: visi elektronai apsaugo 1,00 vieneto.

Anksčiau pateiktame pavyzdyje atsakymai į Na būtų:

1. 0; nėra elektronų aukščiau (arba elektroninėje konfigūracijoje dešinėje)
2. 0; 3s Na orbitoje nėra jokių kitų elektronų.
3. 8,8; Reikia dviejų skaičiavimų: pirma, 2 energijos lygio apvalkale yra aštuoni elektronai, du - s apvalkale ir šeši - p; 8 × 0,85 = 6,8. Be to, nuo 1-osios² elektronai yra du lygiai nuo dominančio elektrono: 2 × 1.
4. 0; nėra d ar f elektronų.

Pridėkite visus ekranavimo mokesčius, apskaičiuotus pagal „Slater‘s“ taisykles.

Imties užduotyje ekranavimo vertės yra lygios 8,8 (0 + 0 + 8,8 + 0).

Z ir S reikšmes įrašykite į efektyviojo branduolinio užtaiso formulę:

Z_ef *=* Z−S

Aukščiau pateiktame Na pavyzdyje: 11 - 8,8 = 2,2

Efektyvusis 3 branduolinis užtaisas¹ elektronas natrio atome yra 2,2. Atkreipkite dėmesį, kad vertė yra mokestis ir joje nėra vienetų.