Etkili Nükleer Yük Nasıl Hesaplanır

Etkili nükleer yük, bir atomun en dıştaki (değerlik) elektronları tarafından hissedilen yükü ifade eder. Çekirdeği çevreleyen koruyucu elektronların sayısı alındıktan sonra çok elektronlu atom hesap. Periyodik tablodaki eğilim, bir periyot boyunca artmak ve bir grupta aşağı doğru artmaktır.

Tek bir elektron için etkin nükleer yükü hesaplama formülü:

Z_eff *=* Z−S

• Z_eff etkili nükleer yük mü, yoksa Z etkili mi
• Z çekirdekteki proton sayısıdır, atom numarası
• S, çekirdek ve elektron arasındaki ortalama elektron yoğunluğu miktarıdır.

Etkili nükleer yükün hesaplanması, Z ve S değerlerinin anlaşılmasını içerir. Z atom numarasıdır ve S, çekirdek ile ele alınan elektron arasındaki elektron bulutu koruma değerini belirlemek için Slater Kurallarının kullanılmasını gerektirir.

Örnek sorun: Sodyumdaki değerlik elektronunun etkin nükleer yükü nedir?

Z, atomun çekirdeğindeki proton sayısıdır ve bu, çekirdeğin pozitif yükünü belirler. Bir atomun çekirdeğindeki proton sayısı atom numarası olarak da bilinir.

Periyodik bir element tablosu kullanarak istenen atom numarasını bulun. Yukarıdaki örnekte, Na sembolü olan sodyum, atom numarası 11'e sahiptir.

Elemanın elektron konfigürasyonunu aşağıdaki sıra ve gruplamalara göre yazınız:

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

(1, 2, 3.) sayılarını hatırlayın. .) atomdaki elektronların temel kuantum sayısına veya enerji kabuğu seviyesine karşılık gelir ve bu, elektronların çekirdekten ne kadar uzakta olduğunu gösterir. Harfler (s, p, d, f) bir elektronun yörüngesinin verilen şekline karşılık gelir. Örneğin, "s" küresel bir yörünge şeklidir ve "p" 8 rakamına benzer.

Sodyum için elektron konfigürasyonu (1s)²) (2s², 2p⁶) (3s¹).

Yukarıdaki örnekte, sodyumun 11 elektronu vardır: birinci enerji seviyesinde (1) iki elektron, ikinci enerji seviyesinde (2) sekiz elektron ve üçüncü enerji seviyesinde bir elektron. 3 saniyedeki elektron¹ orbital örneğin odak noktasıdır.

S değeri, bilim adamı John C'nin adını taşıyan Slater Kuralları kullanılarak hesaplanabilir. Onları geliştiren Slater. Bu kurallar, her elektrona koruyucu değerler verir. Yapmak değil ilgilenilen elektronun bir değerini içerir. Aşağıdaki değerleri atayın:

1. İlgilenilen elektronun sağındaki herhangi bir elektron, koruyucu değer içermez.
2. İlgilenilen elektron olarak aynı gruptaki elektronlar (Adım 2'deki elektron konfigürasyon gruplandırmasında bulunduğu gibi) 0.35 nükleer yük birimini korur.
3. s veya p elektronları için: temel kuantum sayısından bir eksik değere sahip elektronlar (enerji seviyesi: 1, 2, 3.. .) 0.85 birim nükleer yük atanır. Elektronlar, kalkanın 1.00 birim altında iki veya daha fazla enerji seviyesi buldu.
4. d veya f elektronları için: tüm elektronlar 1.00 birimini korur.

Yukarıdaki örnek için, Na için cevaplar şöyle olacaktır:

1. 0; daha yüksek (veya elektronik konfigürasyonda sağda) elektron yok
2. 0; Na'nın 3s yörüngesinde başka elektron yoktur.
3. 8.8; İki hesaplama gerektirir: birincisi, enerji seviyesi 2 kabuğunda sekiz, s kabuğunda iki ve p'de altı elektron vardır; 8 × 0.85 = 6.8. Artı, 1'lerden beri² elektronlar, ilgilenilen elektrondan iki seviyedir: 2 × 1.
4. 0; d veya f elektronu yoktur.

Slater Kuralları kullanılarak hesaplanan tüm koruma ücretlerini ekleyin.

Örnek problemde, ekranlama değerleri toplamı 8,8 (0 + 0 + 8,8 + 0) olur.

Z ve S değerlerini etkin nükleer yük formülüne yerleştirin:

Z_eff *=* Z−S

Na için yukarıdaki örnekte: 11 − 8,8 = 2,2

3'lerin etkili nükleer yükü¹ sodyum atomundaki elektron 2.2'dir. Değerin bir ücret olduğunu ve birim içermediğini unutmayın.