Як розрахувати ефективний ядерний заряд

Ефективний ядерний заряд відноситься до заряду, який відчувають крайні (валентні) електрони a багатоелектронний атом після того, як прийнято кількість екрануючих електронів, що оточують ядро рахунок. Тенденція періодичної системи полягає у збільшенні протягом періоду та зменшенні групи.

Формула розрахунку ефективного ядерного заряду для одного електрона має вигляд:

Z_eff *=* Z−S

• Z_eff - ефективний ядерний заряд, або Z ефективний
• Z - кількість протонів у ядрі, атомний номер
• S - середня величина електронної густини між ядром та електроном

Розрахунок ефективного ядерного заряду передбачає розуміння значень Z і S. Z - атомний номер, і S вимагає використання правил Слейтера для визначення значення екрануючої хмари електронів між ядром та розглянутим електроном.

Приклад проблеми: Який ефективний ядерний заряд для валентного електрона в натрії?

Z - кількість протонів в ядрі атома, і це визначає позитивний заряд ядра. Кількість протонів в ядрі атома також відоме як атомний номер.

За допомогою періодичної таблиці елементів знайдіть потрібний атомний номер. У наведеному вище прикладі натрій, символ Na, має атомний номер 11.

Напишіть електронну конфігурацію елемента в наступному порядку та групування:

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

Нагадаємо, що числа (1, 2, 3.. .) відповідають основному квантовому числу або рівню енергетичної оболонки електронів в атомі, і це вказує на відстань електронів від ядра. Букви (s, p, d, f) відповідають заданій формі орбіталі електрона. Наприклад, "s" - це сферична орбітальна форма, а "p" нагадує цифру 8.

Для натрію електронна конфігурація дорівнює (1с²) (2 с², 2с⁶) (3 с¹).

У наведеному вище прикладі натрій має 11 електронів: два електрони на першому енергетичному рівні (1), вісім електронів на другому енергетичному рівні (2) та один електрон на третьому енергетичному рівні. Електрон у 3с¹ орбітальний фокус на прикладі.

Значення S можна обчислити, використовуючи Правила Слейтера, названі на честь вченого Джона С. Слейтер, який їх розвивав. Ці правила дають екрануючі значення кожному електрону. Роби ні включають значення електронного інтересу. Призначте такі значення:

1. Будь-які електрони праворуч від цікавить електрона не мають екрануючого значення.
2. Електрони в тій самій групі (як це виявлено в групі електронних конфігурацій на етапі 2), що й електрон, що цікавить, захищають 0,35 одиниці заряду ядер.
3. Для s або p електронів: електрони з одним меншим значенням головного квантового числа (енергетичний рівень: 1, 2, 3.. .) присвоюється 0,85 одиниць ядерного заряду. Електрони виявили два або більше рівнів енергії нижчим екраном 1,00 одиниці.
4. Для d або f електронів: всі електрони екранують 1,00 одиниці.

У наведеному вище прикладі відповіді для Na будуть такими:

1. 0; немає електронів вище (або праворуч в електронній конфігурації)
2. 0; на 3s-орбіталі Na немає інших електронів.
3. 8,8; Потрібні два обчислення: по-перше, в оболонці енергетичного рівня 2 є вісім електронів, два в оболонці s і шість у p; 8 × 0,85 = 6,8. Плюс, з 1-го² електрони знаходяться на двох рівнях від цікавить електрона: 2 × 1.
4. 0; немає d або f електронів.

Додайте всі заряди екранування, розраховані за правилами Слейтера.

У прикладі задачі значення екранування складають 8,8 (0 + 0 + 8,8 + 0).

Помістіть значення Z і S у формулу ефективного заряду ядер:

Z_eff *=* Z−S

У наведеному прикладі для Na: 11 - 8,8 = 2,2

Ефективний ядерний заряд 3s¹ електрон в атомі натрію дорівнює 2,2. Зверніть увагу, що значення є платою і не містить одиниць.