Ako vypočítať efektívny jadrový poplatok

Efektívny jadrový náboj označuje náboj, ktorý pociťujú najvzdialenejšie (valenčné) elektróny a multi-elektrónový atóm po prijatí počtu tieniacich elektrónov, ktoré obklopujú jadro účet. Trendom v periodickej tabuľke je rast v danom období a rast v skupine.

Vzorec na výpočet efektívneho jadrového náboja pre jeden elektrón je:

Z_eff *=* Z−S

• Z_eff je efektívny jadrový náboj alebo Z efektívny
• Z je počet protónov v jadre, atómové číslo
• S je priemerné množstvo elektrónovej hustoty medzi jadrom a elektrónom

Výpočet efektívneho jadrového náboja zahŕňa pochopenie hodnôt Z a S. Z je atómové číslo a S vyžaduje použitie Slaterových pravidiel na stanovenie hodnoty tienenia elektrónového mraku medzi jadrom a uvažovaným elektrónom.

Ukážkový problém: Aký je efektívny jadrový náboj pre valenčný elektrón v sodíku?

Z je počet protónov v jadre atómu a to určuje kladný náboj jadra. Počet protónov v jadre atómu je tiež známy ako atómové číslo.

Pomocou periodickej tabuľky prvkov vyhľadajte požadované atómové číslo. Vo vyššie uvedenom príklade má sodík, symbol Na, atómové číslo 11.

Zapíšte elektrónovú konfiguráciu prvku v nasledujúcom poradí a zoskupeniach:

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

Pripomeňme, že čísla (1, 2, 3.. .) zodpovedajú hlavnému kvantovému počtu alebo úrovni energetického obalu elektrónov v atóme, čo určuje, ako ďaleko sú elektróny od jadra. Písmená (s, p, d, f) zodpovedajú danému tvaru obežnej dráhy elektrónu. Napríklad „s“ je sférický orbitálny tvar a písmeno „p“ pripomína obrázok 8.

Pre sodík je elektrónová konfigurácia (1 s²) (2 s.)², 2s⁶) (3 s.)¹).

Vo vyššie uvedenom príklade má sodík 11 elektrónov: dva elektróny v prvej energetickej úrovni (1), osem elektrónov v druhej energetickej úrovni (2) a jeden elektrón v tretej energetickej úrovni. Elektrón za 3 s¹ príkladom je orbitálna dráha.

Hodnota S sa dá vypočítať pomocou Slaterových pravidiel, pomenovaných podľa vedca Johna C. Slater, ktorý ich vyvinul. Tieto pravidlá určujú tieniace hodnoty pre každý elektrón. Urob nie zahŕňajú hodnotu záujmového elektrónu. Priraďte nasledujúce hodnoty:

1. Akékoľvek elektróny napravo od záujmového elektrónu neobsahujú žiadnu tieniacu hodnotu.
2. Elektróny v rovnakej skupine (ako sa nachádzajú v zoskupení konfigurácií elektrónov v kroku 2) ako záujmový elektrón chránia 0,35 jednotky jadrového náboja.
3. Pre s alebo p elektróny: elektróny s jednou menšou hodnotou hlavného kvantového čísla (energetická úroveň: 1, 2, 3.. .) je pridelených 0,85 jednotky jadrového náboja. Elektróny našli o dve alebo viac úrovní energie nižší štít 1,00 jednotky.
4. Pre elektróny d alebo f: všetky elektróny tienia 1,00 jednotky.

V príklade vyššie by odpovede pre Na boli:

1. 0; nie sú tu žiadne elektróny vyššie (alebo vpravo v elektronickej konfigurácii)
2. 0; v 3s obežnej dráhe Na nie sú žiadne ďalšie elektróny.
3. 8,8; Vyžaduje dva výpočty: prvý je v plášti úrovne 2 energie osem elektrónov, dva v plášti s a šesť v p; 8 × 0,85 = 6,8. Navyše, od 1s² elektróny sú dve úrovne od záujmového elektrónu: 2 × 1.
4. 0; neexistujú žiadne elektróny d alebo f.

Pridajte všetky poplatky za tienenie vypočítané podľa pravidiel Slatera.

V probléme so vzorkou sú hodnoty tienenia 8,8 (0 + 0 + 8,8 + 0).

Vložte hodnoty pre Z a S do vzorca efektívneho jadrového náboja:

Z_eff *=* Z−S

Vo vyššie uvedenom príklade pre Na: 11 - 8,8 = 2,2

Efektívny jadrový náboj z 3¹ elektrón v atóme sodíka je 2,2. Hodnota je poplatok a neobsahuje žiadne jednotky.