Zdieľam:
Efektívna koncepcia jadrového zaťaženia, ako vypočítať a príklady
efektívne jadrové zaťaženie (Zef) je sila príťažlivosti vyvíjaná jadrom na ktorýkoľvek z elektrónov po znížení účinkami skríningu a penetrácie. Ak by takéto účinky neexistovali, elektróny by pocítili príťažlivú silu skutočného jadrového náboja Z.
V dolnom obrázku máme atómový model Bohr pre fiktívny atóm. Jeho jadro má jadrový náboj Z = + n, ktorý priťahuje elektróny, ktoré obiehajú okolo (modré kruhy). Je možné vidieť, že dva elektróny sú na obežnej dráhe bližšie k jadru, zatiaľ čo tretí elektrón leží vo väčšej vzdialenosti od tohto elektrónu..
Obe dráhy tretieho elektrónu pociťujú elektrostatické odpudzovanie ostatných dvoch elektrónov, takže jadro ho priťahuje menšou silou; to znamená, že interakcia jadro-elektrón klesá v dôsledku tienenia prvých dvoch elektrónov.
Prvé dva elektróny potom pociťujú príťažlivú silu náboja + n, ale tretie skúsenosti namiesto toho predstavujú účinný jadrový náboj + (n-2).
Avšak, Zef by bol platný len vtedy, ak vzdialenosti (polomer) k jadru všetkých elektrónov boli vždy konštantné a definované, lokalizujúc ich záporné náboje (-1).
index
- 1 Koncepcia
- 1.1 Penetračné a skríningové účinky
- 2 Ako ho vypočítať?
- 2.1 Pravidlo Slater
- 3 Príklady
- 3.1 Určite Zef pre elektróny orbitálu 2s2 v berýliu
- 3.2 Určite Zef pre elektróny v orbitáli fosforu 3
- 4 Odkazy
pojem
Protóny definujú jadrá chemických prvkov a elektróny ich identitu v rámci súboru charakteristík (skupiny periodickej tabuľky).
Protóny zvyšujú jadrový náboj Z rýchlosťou n + 1, ktorá je kompenzovaná pridaním nového elektrónu na stabilizáciu atómu..
Ako sa zvyšuje počet protónov, jadro je "pokryté" dynamickým oblakom elektrónov, v ktorom sú oblasti, cez ktoré cirkulujú, definované rozdelením pravdepodobnosti radiálnych a uhlových častí vlnových funkcií ( orbitály).
Z tohto prístupu elektróny nie sú v obehu v definovanej oblasti priestoru okolo jadra, ale ako keby boli lopatkami ventilátora, ktorý sa rýchlo otáča, strácajú sa do tvarov známych orbitálov s, p, d a f..
Z tohto dôvodu je záporný náboj -1 elektrónu distribuovaný tými oblasťami, ktoré prenikajú orbitálmi; Čím väčší je prenikajúci účinok, tým väčší je jadrový náboj, ktorý bude elektrón zažívať v orbitáli.
Penetračné a skríningové účinky
Podľa predchádzajúceho vysvetlenia elektróny vnútorných vrstiev neprispievajú k stabilizačnému odpudzovaniu elektrónov z vonkajších vrstiev nábojom -1..
Toto jadro (vrstvy predtým naplnené elektrónmi) však slúži ako "stena", ktorá zabraňuje tomu, aby sa atraktívna sila jadra dostala do vonkajších elektrónov..
Toto je známe ako skríningový efekt alebo skríningový efekt. Ani nie všetky elektróny vo vonkajších vrstvách zažívajú rovnaký rozsah tohto efektu; napríklad, ak zaberajú orbitál, ktorý má vysoký prenikavý charakter (to znamená, že prechádza veľmi blízko k jadru a iným orbitálom), potom bude cítiť väčší Zef.
Výsledkom je poradie energetickej stability založené na týchto Zef pre orbitály: s To znamená, že orbitál 2p má vyššiu energiu (menej stabilizovanú jadrovým nábojom) ako orbitál 2s. Čím slabší je účinok prieniku vyvolaného orbitálom, tým nižší je jeho účinok na obrazovku na zvyšok vonkajších elektrónov. Orbitály d a f ukazujú mnoho dier (uzlov), kde jadro priťahuje ďalšie elektróny. Za predpokladu, že sa nachádzajú záporné poplatky, vzorec pre výpočet Zef pre akýkoľvek elektrón je: Zef = Z - σ V uvedenom vzorci σ je konštanta tienenia určená elektrónmi jadra. Teoreticky, najvzdialenejšie elektróny neprispievajú k tieneniu vnútorných elektrónov. Inými slovami, 1s2 Chráni elektróny 2s1, ale 2s1 nevytvára Z až 1s elektróny2. Ak Z = 40, zanedbávajúc uvedené účinky, potom posledný elektrón zažije Zef rovný 1 (40-39). Slaterovo pravidlo je dobrou aproximáciou hodnôt Zef pre elektróny v atóme. Ak ho chcete použiť, postupujte podľa nasledujúcich krokov: 1- Elektronická konfigurácia atómu (alebo iónu) musí byť napísaná nasledovne: (1s) (2s 2p) (3s 3p) (3d) (4s 4p) (4d) (4f) ... Elektróny vpravo od uvažovaného elektrónu neprispievajú k tieniacemu efektu. 3. Elektrony, ktoré sú v rovnakej skupine (označené zátvorkami), prispievajú 0,35 nábojom elektrónu, pokiaľ nejde o skupinu 1s, ktorá je na svojom mieste 0,30.. 4- Ak elektrón zaberá orbitál s alebo p, potom všetky n-1 orbitály prispievajú 0,85 a všetky orbitály n-2 jednotky. 5- V prípade, že elektrón zaberá orbitálnu dráhu d alebo f, všetci tí na ľavej strane prispievajú jednou jednotkou. Po režime reprezentácie Slater je elektronická konfigurácia Be (Z = 4): (1S2) (2s22p0) Rovnako ako v orbitáli sú dva elektróny, jeden z nich prispieva k tieneniu druhého, a orbitál 1s je n-1 orbitálu 2s. Potom vývoj algebraického súčtu má nasledujúce: (0,35) (1) + (0,85) (2) = 2,05 0,35 prišiel z elektrónu 2s a 0,85 z dvoch elektrónov z 1s. Teraz, podľa vzoru Zefa: Zef = 4 - 2,05 = 1,95 Čo to znamená? To znamená, že elektróny v orbitáli 2s2 zažijú poplatok +1,95, ktorý ich priťahuje do jadra namiesto skutočného náboja +4. Znova pokračujte ako v predchádzajúcom príklade: (1S2) (2s22p6) (3s23p3) Teraz je vytvorený algebraický súčet na určenie σ: (, 35) (4) + (0,85) (8) + (1) (2) = 10,2 Zef je teda rozdiel medzi σ a Z: Zef = 15-10,2 = 4,8 Na záver, najnovšie 3p elektróny3 Zažívajú poplatok trikrát menej silný ako ten skutočný. Treba tiež poznamenať, že podľa tohto pravidla 3s elektróny2 skúsenosti rovnaký Zef, výsledok, ktorý by mohol vzbudiť pochybnosti o. Existujú však modifikácie pravidla Slater, ktoré pomáhajú priblížiť vypočítané hodnoty skutočných hodnôt.Ako ho vypočítať?
Pravidlo Slatera
Príklady
Určite Zef pre 2s orbitálne elektróny2 v berýliu
Určte Zef pre elektróny v orbitáli 3p3 fosforu
referencie