Kako izračunati efektivno jedrsko naboj

Učinkovit jedrski naboj se nanaša na naboj, ki ga čutijo najbolj oddaljeni (valentni) elektroni a večelektronski atom po številu zaščitnih elektronov, ki obdajajo jedro račun. Trend na periodnem sistemu se povečuje skozi posamezno obdobje in povečuje skupino.

Formula za izračun efektivnega jedrskega naboja za en elektron je:

Z_eff *=* Z−S

• Z_eff je efektivni jedrski naboj ali Z učinkovit
• Z je število protonov v jedru, atomsko število
• S je povprečna količina elektronske gostote med jedrom in elektronom

Izračun učinkovitega jedrskega naboja vključuje razumevanje vrednosti Z in S. Z je atomsko število, S pa za določitev zaščitne vrednosti elektronskega oblaka med jedrom in obravnavanim elektronom zahteva uporabo Slaterjevih pravil.

Primer težave: Kolikšen je učinkovit jedrski naboj za valentni elektron v natriju?

Z je število protonov v jedru atoma, kar določa pozitivni naboj jedra. Število protonov v jedru atoma je znano tudi kot atomsko število.

Z uporabo periodnega sistema elementov poiščite želeno atomsko število. V zgornjem primeru ima natrij, simbol Na, atomsko številko 11.

Zapiši elektronsko konfiguracijo elementa v naslednjem vrstnem redu in po skupinah:

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

Spomnimo se, da so številke (1, 2, 3.. .) ustrezajo glavnemu kvantnemu številu ali nivoju energijske lupine elektronov v atomu, kar določa, kako daleč so elektroni od jedra. Črke (s, p, d, f) ustrezajo dani obliki orbite elektrona. Na primer, "s" je kroglasta orbitalna oblika, "p" pa je podoben sliki 8.

Za natrij je elektronska konfiguracija (1s²) (2 s², 2p⁶) (3 s¹).

V zgornjem primeru ima natrij 11 elektronov: dva elektrona v prvem nivoju energije (1), osem elektronov v drugem nivoju energije (2) in en elektron v tretjem nivoju energije. Elektron v 3s¹ orbital je v središču primera.

Vrednost S lahko izračunamo s pomočjo Slaterjevih pravil, poimenovanih po znanstveniku Johnu C. Slater, ki jih je razvil. Ta pravila dajejo zaščitne vrednosti vsakemu elektronu. Ali ne vključujejo vrednost elektrona obresti. Dodelite naslednje vrednosti:

1. Vsi elektroni na desni strani elektrona, ki nas zanima, ne vsebujejo zaščitne vrednosti.
2. Elektroni v isti skupini (kot jih najdemo v razvrščanju elektronskih konfiguracij v koraku 2) kot elektroni, ki nas zanimajo, ščitijo 0,35 enote naboja.
3. Za s ali p elektrone: elektroni z eno manj vrednostjo glavnega kvantnega števila (raven energije: 1, 2, 3.. .) dobi 0,85 enot jedrskega naboja. Elektroni so našli dve ali več ravni energije nižji ščit 1,00 enote.
4. Za d ali f elektrone: vsi elektroni ščitijo 1,00 enote.

Za zgornji primer bi bili odgovori za Na naslednji:

1. 0; ni elektronov višje (ali desno v elektronski konfiguraciji)
2. 0; v 3s orbitali Na ni drugih elektronov.
3. 8,8; Zahteva dva izračuna: najprej je v lupini nivoja energije 2 osem elektronov, v lupini s dva in šest v p; 8 × 0,85 = 6,8. Plus, od 1s² elektroni so dve ravni od elektrona, ki nas zanima: 2 × 1.
4. 0; ni d ali f elektronov.

Dodajte vse stroške zaščite, izračunane s pomočjo Slaterjevih pravil.

V vzorčnem problemu so vrednosti zaščite vsote 8,8 (0 + 0 + 8,8 + 0).

Vnesite vrednosti za Z in S v formulo efektivnega jedrskega naboja:

Z_eff *=* Z−S

V zgornjem primeru za Na: 11 - 8,8 = 2,2

Učinkovit jedrski naboj 3-ih¹ elektrona v natrijevem atomu je 2,2. Upoštevajte, da je vrednost dajatev in ne vsebuje enot.