Cum se calculează o încărcare nucleară eficientă

Sarcina nucleară eficientă se referă la sarcina resimțită de electronii externi (valenți) ai unui atom multi-electron după ce se ia în considerare numărul de electroni de ecranare care înconjoară nucleul cont. Tendința pe tabelul periodic este de a crește într-o perioadă și de a crește în jos un grup.

Formula pentru calcularea sarcinii nucleare efective pentru un singur electron este:

Z_ef *=* Z−S

• Z_ef este sarcina nucleară efectivă sau Z eficientă
• Z este numărul de protoni din nucleu, numărul atomic
• S este cantitatea medie de densitate a electronilor dintre nucleu și electron

Calculul sarcinii nucleare efective implică înțelegerea valorilor Z și S. Z este numărul atomic, iar S necesită utilizarea regulilor lui Slater pentru a determina o valoare de ecranare a norului de electroni între nucleu și electronul luat în considerare.

Exemplu de problemă: Care este sarcina nucleară efectivă pentru electronul de valență în sodiu?

Z este numărul de protoni din nucleul atomului și acest lucru determină sarcina pozitivă a nucleului. Numărul de protoni din nucleul unui atom este, de asemenea, cunoscut sub numele de număr atomic.

Folosind un tabel periodic de elemente, localizați numărul atomic dorit. În exemplul de mai sus, sodiul, simbolul Na, are numărul atomic 11.

Scrieți configurația electronică a elementului în următoarea ordine și grupări:

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

Reamintim că numerele (1, 2, 3.. .) corespund numărului cuantic principal sau nivelului de coajă de energie al electronilor din atom și aceasta desemnează cât de departe sunt electronii de nucleu. Literele (s, p, d, f) corespund formei date a orbitalului unui electron. De exemplu, „s” este o formă orbitală sferică, iar „p” seamănă cu figura 8.

Pentru sodiu, configurația electronică este (1s²) (2s², 2p⁶) (3s¹).

În exemplul de mai sus, sodiul are 11 electroni: doi electroni în primul nivel de energie (1), opt electroni în al doilea nivel de energie (2) și un electron în al treilea nivel de energie. Electronul din 3s¹ orbitalul este punctul central al exemplului.

Valoarea S poate fi calculată folosind regulile lui Slater, numite după omul de știință John C. Slater care le-a dezvoltat. Aceste reguli dau valori de ecranare fiecărui electron. Do nu include o valoare a electronului de interes. Atribuiți următoarele valori:

1. Orice electroni din dreapta electronului de interes nu conțin nicio valoare de ecranare.
2. Electronii din același grup (așa cum se găsește în gruparea configurației electronice din Pasul 2) ca electronul de interes protejează 0,35 unități de încărcare nucleară.
3. Pentru electroni s sau p: electroni cu o valoare mai mică a numărului cuantic principal (nivel de energie: 1, 2, 3.. .) li se atribuie 0,85 unități de sarcină nucleară. Electronii au găsit două sau mai multe niveluri de energie scut inferior 1.00 unitate.
4. Pentru electroni d sau f: toți electronii protejează 1,00 unități.

Pentru exemplul de mai sus, răspunsurile pentru Na ar fi:

1. 0; nu există electroni mai mari (sau în dreapta în configurația electronică)
2. 0; nu există alți electroni în orbitalul 3s al Na.
3. 8,8; Necesită două calcule: în primul rând, există opt electroni în nivelul de energie 2, doi în învelișul s și șase în p; 8 × 0,85 = 6,8. În plus, încă din 1s² electronii sunt la două niveluri față de electronul de interes: 2 × 1.
4. 0; nu există electroni d sau f.

Adăugați toate încărcăturile de ecranare calculate folosind regulile lui Slater.

În problema eșantionului, valorile ecranării sunt de 8,8 (0 + 0 + 8,8 + 0).

Plasați valorile pentru Z și S în formula efectivă a sarcinii nucleare:

Z_ef *=* Z−S

În exemplul de mai sus pentru Na: 11 - 8,8 = 2,2

Sarcina nucleară efectivă a celor 3¹ electronul din atomul de sodiu este de 2,2. Rețineți că valoarea este o taxă și nu conține unități.