Hvordan beregne effektiv atomavgift

Effektiv kjernefysisk ladning refererer til ladningen følt av de ytterste (valens) elektronene til a multi-elektronatom etter at antall skjermingselektroner som omgir kjernen er tatt inn regnskap. Trenden på det periodiske systemet er å øke over en periode og øke ned en gruppe.

Formelen for å beregne den effektive kjernefysiske ladningen for et enkelt elektron er:

Z_eff *=* Z−S

• Z_eff er den effektive kjernefysiske ladningen, eller Z er effektiv
• Z er antall protoner i kjernen, atomnummeret
• S er den gjennomsnittlige mengden elektrondensitet mellom kjernen og elektronet

Å beregne effektiv kjernefysisk ladning innebærer å forstå Z- og S-verdiene. Z er atomnummer, og S krever bruk av Slaters regler for å bestemme en elektronsky-skjermingsverdi mellom kjernen og elektronet som vurderes.

Eksempel på problem: Hva er den effektive kjernefysiske ladningen for valenselektronet i natrium?

Z er antall protoner i atomkjernen, og dette bestemmer den positive ladningen til kjernen. Antallet protoner i kjernen til et atom er også kjent som atomnummeret.

Bruk det periodiske elementet til å finne ønsket atomnummer. I eksemplet ovenfor har natrium, symbol Na, atomnummer 11.

Skriv elektronkonfigurasjonen til elementet i følgende rekkefølge og grupperinger:

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

Husk at tallene (1, 2, 3.. .) tilsvarer hovedkvantetallet eller energiskallnivået til elektronene i atomet, og dette angir hvor langt unna elektronene er fra kjernen. Bokstavene (s, p, d, f) tilsvarer den gitte formen på en elektronbane. For eksempel er "s" en sfærisk baneform, og "p" ligner en figur 8.

For natrium er elektronkonfigurasjonen (1s²) (2s², 2p⁶) (3s¹).

I eksemplet ovenfor har natrium 11 elektroner: to elektroner i det første energinivået (1), åtte elektroner i det andre energinivået (2) og en elektron i det tredje energinivået. Elektronet i 3-årene¹ orbital er fokuset i eksemplet.

Verdien S kan beregnes ved bruk av Slater's Rules, oppkalt etter forskeren John C. Slater som utviklet dem. Disse reglene gir skjermingsverdier til hvert elektron. Gjøre ikke inkluderer en verdi av elektronet av interesse. Tilordne følgende verdier:

1. Eventuelle elektroner til høyre for elektronet av interesse inneholder ingen skjermingsverdi.
2. Elektroner i samme gruppe (som funnet i elektronkonfigurasjonsgruppering i trinn 2) som elektronet av interesse beskytter 0,35 kjerneladsenheter.
3. For s- eller p-elektroner: elektroner med en mindre verdi av hovedkvantetallet (energinivå: 1, 2, 3.. .) tildeles 0,85 enheter atomladning. Elektroner fant to eller flere energinivåer lavere skjold 1,00 enhet.
4. For d- eller f-elektroner: alle elektroner beskytter 1,00-enheten.

For eksemplet ovenfor vil svarene for Na være:

1. 0; det er ingen elektroner høyere (eller til høyre i den elektroniske konfigurasjonen)
2. 0; det er ingen andre elektroner i Na-banen.
3. 8,8; Krever to beregninger: for det første er det åtte elektroner i energinivå 2 skall, to i s skall og seks i p; 8 × 0,85 = 6,8. Pluss siden 1-tallet² elektroner er to nivåer fra elektronet av interesse: 2 × 1.
4. 0; det er ingen d- eller f-elektroner.

Legg til alle skjermkostnadene som er beregnet etter Slaters regler.

I prøveproblemet summerer skjermingsverdiene til 8,8 (0 + 0 + 8,8 + 0).

Plasser verdiene for Z og S i den effektive kjernefysiske ladningsformelen:

Z_eff *=* Z−S

I eksemplet ovenfor for Na: 11 - 8,8 = 2,2

Den effektive kjernefysiske ladningen på 3-tallet¹ elektron i natriumatomet er 2,2. Vær oppmerksom på at verdien er en kostnad og inneholder ingen enheter.