Kā aprēķināt efektīvu kodola maksu

Efektīvais kodola lādiņš attiecas uz lādiņu, kuru izjūt a. Ārējie (valences) elektroni daudzelektronu atoms pēc tam, kad tiek ņemts aizsargājošo elektronu skaits, kas ieskauj kodolu konts. Periodiskās tabulas tendence ir pieaugt visā periodā un palielināties uz leju grupā.

Faktiskā kodola lādiņa aprēķināšanas formula vienam elektronam ir šāda:

Z_ef *=* Z−S

• Z_ef ir faktiskais kodola lādiņš vai Z efektīvs
• Z ir protonu skaits kodolā, atomu skaitlis
• S ir vidējais elektronu blīvuma daudzums starp kodolu un elektronu

Efektīvā kodola lādiņa aprēķināšana ietver Z un S vērtību izpratni. Z ir atomu skaitlis, un S ir nepieciešams izmantot Slatera likumus, lai noteiktu elektronu mākoņa ekranēšanas vērtību starp kodolu un aplūkojamo elektronu.

Problēmas piemērs: Kāds ir valences elektrona faktiskais kodola lādiņš nātrijā?

Z ir protonu skaits atoma kodolā, un tas nosaka kodola pozitīvo lādiņu. Protonu skaits atoma kodolā ir pazīstams arī kā atoma skaitlis.

Izmantojot periodisko elementu tabulu, atrodiet vēlamo atomu skaitli. Iepriekš minētajā piemērā nātrijam, simbolam Na, ir atomu skaitlis 11.

Uzrakstiet elementa elektronu konfigurāciju šādā secībā un grupās:

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

Atgādinām, ka skaitļi (1, 2, 3.. .) atbilst atomu elektronu galvenajam kvantu skaitam vai enerģijas apvalka līmenim, un tas norāda, cik tālu elektroni atrodas no kodola. Burti (s, p, d, f) atbilst norādītajai elektronu orbitāles formai. Piemēram, "s" ir sfēriska orbītas forma, un "p" atgādina 8. attēlu.

Nātrijam elektronu konfigurācija ir (1s²) (2s², 2p⁶) (3s¹).

Iepriekš minētajā piemērā nātrijam ir 11 elektroni: divi elektroni pirmajā enerģijas līmenī (1), astoņi elektroni otrajā enerģijas līmenī (2) un viens elektrons trešajā enerģijas līmenī. Elektrons 3s¹ orbītā ir piemērs.

Vērtību S var aprēķināt, izmantojot Slater’s Rules, kas nosaukta pēc zinātnieka Džona C. Slater, kurš tos izstrādāja. Šie noteikumi piešķir katram elektronam ekranēšanas vērtības. Dariet nē ietver interesējošā elektrona vērtību. Piešķiriet šādas vērtības:

1. Jebkuriem elektroniem, kas atrodas pa labi no interesējošā elektrona, nav pasargāšanas vērtības.
2. Elektroni tajā pašā grupā (kā atrodams elektronu konfigurācijas grupā 2. solī) kā interesējošais elektrons pasargā 0,35 kodola lādiņa vienības.
3. S vai p elektroniem: elektroni ar vienu mazāku galvenā kvantu skaitļa vērtību (enerģijas līmenis: 1, 2, 3.. .) ir piešķirtas 0,85 vienības kodolenerģijas. Elektroni atrada divus vai vairākus enerģijas līmeņus zemāku vairoga 1,00 vienību.
4. D vai f elektroniem: visi elektroni pasargā 1,00 vienību.

Iepriekš minētajā piemērā Na atbildes būtu šādas:

1. 0; elektronu konfigurācijā nav elektronu augstāk (vai pa labi)
2. 0; Na 3 orbitālē nav citu elektronu.
3. 8,8; Nepieciešami divi aprēķini: pirmkārt, 2. enerģijas līmeņa apvalkā ir astoņi elektroni, divi apvalkā s un seši p; 8 × 0,85 = 6,8. Turklāt kopš 1. gadsimta² elektroni ir divos līmeņos no interesējošā elektrona: 2 × 1.
4. 0; nav d vai f elektronu.

Pievienojiet visas ekranēšanas maksas, kas aprēķinātas, izmantojot Slater’s Rules.

Parauga uzdevumā ekranēšanas vērtības ir 8,8 (0 + 0 + 8,8 + 0).

Z un S vērtības ievieto faktiskās kodola lādiņa formulā:

Z_ef *=* Z−S

Iepriekš minētajā Na piemērā: 11 - 8,8 = 2,2

3 faktiskā kodolenerģijas uzlāde¹ elektrons nātrija atomā ir 2,2. Ņemiet vērā, ka vērtība ir maksa, un tajā nav vienību.