Kongsi:
Konsep Beban Nuklear Berkesan, Bagaimana Menghitung dan Contoh
The beban nuklear yang berkesan (Zef) adalah daya tarik yang diberikan oleh nukleus pada mana-mana elektron selepas dikurangkan oleh kesan penyaringan dan penembusan. Sekiranya tidak ada kesan sedemikian, elektron akan merasakan daya tarikan nuklear yang sebenar.
Dalam imej yang lebih rendah kita mempunyai model atom Bohr untuk atom fiktif. Nukleusnya mempunyai cas nuklear Z = + n, yang menarik elektron yang mengelilingi sekitar (lingkaran biru). Dapat dilihat bahawa dua elektron berada di orbit lebih dekat ke nukleus, sedangkan elektron ketiga terletak pada jarak yang lebih jauh dari ini.
Orbit elektron ketiga merasakan penolakan elektrostatik dua elektron yang lain, jadi nukleus menariknya dengan kurang daya; iaitu, interaksi nukleus-elektron berkurangan sebagai hasil perisai dua elektron pertama.
Kemudian, dua elektron yang pertama merasakan daya tarik tuduhan + n, tetapi pengalaman ketiga bukannya caj nuklear berkesan + (n-2).
Walau bagaimanapun, kata Zef hanya sah jika jarak (jejari) ke nukleus semua elektron sentiasa malar dan ditakrifkan, mencari caj negatifnya (-1).
Indeks
- 1 Konsep
- 1.1 Kesan penembusan dan pemeriksaan
- 2 Bagaimana untuk mengiranya?
- 2.1 Peraturan Slater
- 3 Contoh
- 3.1 Menentukan Zef untuk elektron-elektron 2s2 orbital dalam berilium
- 3.2 Tentukan Zef untuk elektron dalam fosfor 3 orbital
- 4 Rujukan
Konsep
Proton menentukan nukleus unsur-unsur kimia, dan elektron identiti mereka dalam satu set ciri (kumpulan-kumpulan jadual berkala).
Proton meningkatkan caj nuklear Z pada kadar n + 1, yang diberi pampasan oleh penambahan elektron baru untuk menstabilkan atom.
Oleh kerana bilangan proton meningkat, nukleus "dilindungi" oleh awan elektron yang dinamik, di mana kawasan-kawasan di mana mereka mengedarkan ditakrifkan oleh taburan kebarangkalian bahagian radial dan sudut fungsi gelombang ( orbit).
Dari pendekatan ini, elektron tidak mengorbit di rantau yang ditetapkan ruang di sekitar nukleus, tetapi, seolah-olah ia adalah bilah-bilah peminat yang berputar dengan pantas, ia memudar ke bentuk orbital yang dikenali s, p, d dan f.
Atas sebab ini, caj negatif -1 elektron diagihkan oleh kawasan-kawasan yang menembusi orbital; semakin besar kesan menembusi, lebih besar caj nuklear berkesan yang elektron akan mengalami dalam orbit.
Kesan penembusan dan pemeriksaan
Mengikut penjelasan terdahulu, elektron lapisan dalam tidak menyumbang satu tuduhan -1 kepada penolakan penolakan elektron dari lapisan luar.
Walau bagaimanapun, kernel ini (lapisan sebelum ini dipenuhi oleh elektron) berfungsi sebagai "dinding" yang menghalang daya tarikan nukleus dari mencapai elektron luar.
Ini dikenali sebagai kesan skrin atau kesan skrining. Juga, tidak semua elektron di lapisan luar mengalami magnitud yang sama kesannya; contohnya, jika mereka menduduki orbit yang mempunyai watak menembusi tinggi (iaitu, ia transit sangat dekat dengan nukleus dan orbital lain), maka ia akan merasakan Zef yang lebih besar.
Akibatnya, ada perintah kestabilan tenaga berdasarkan Zef ini untuk orbital: s Ini bermakna bahawa orbit 2p mempunyai tenaga yang lebih tinggi (kurang stabil oleh caj teras) daripada orbital 2s. Lebih miskin kesan penembusan yang dikenakan oleh orbital, semakin rendah kesan skrinnya ke seluruh elektron luaran. Orbital d dan f menunjukkan banyak lubang (nod) di mana nukleus menarik elektron lain. Dengan mengandaikan bahawa caj negatif terletak, formula untuk mengira Zef untuk sebarang elektron ialah: Zef = Z - σ Dalam formula tersebut σ ialah pemalar perisai yang ditentukan oleh elektron kernel. Ini kerana, secara teori, elektron terluar tidak menyumbang kepada perisai elektron dalaman. Dengan kata lain, 1s2 Melindungi 2s elektron1, tetapi 2s1 tidak melindungi Z hingga 1s elektron2. Jika Z = 40, mengabaikan kesan yang disebutkan, maka elektron terakhir akan mengalami Zef sama dengan 1 (40-39). Peraturan Slater adalah penghampiran nilai Zef yang baik untuk elektron dalam atom. Untuk memohon, perlu mengikuti langkah-langkah di bawah: 1- Konfigurasi elektronik atom (atau ion) mesti ditulis seperti berikut: (1s) (2s 2p) (3s 3p) (3d) (4s 4p) (4d) (4f) ... 2- Elektron di sebelah kanan yang sedang dipertimbangkan tidak menyumbang kepada kesan perisai. 3- Elektron yang berada dalam kumpulan yang sama (ditanda dengan kurungan) menyumbang 0.35 caj elektron melainkan jika kumpulan 1s, berada di tempatnya 0.30. 4- Jika elektron menduduki orbital s atau p, maka semua n-1 orbital menyumbang 0.85, dan semua orbital n-2 satu unit. 5- Sekiranya elektron menduduki orbital d atau f, semua yang di sebelah kiri menyumbang dengan satu unit. Berikutan mod perwakilan Slater, konfigurasi elektronik Be (Z = 4) adalah: (1s2) (2s22p0) Seperti dalam orbit terdapat dua elektron, salah satu daripada ini menyumbang kepada perisai yang lain, dan orbital 1s adalah n-1 dari orbital 2s. Kemudian, membangunkan jumlah algebra mempunyai berikut: (0.35) (1) + (0.85) (2) = 2.05 0.35 datang dari elektron 2s, dan 0.85 dari dua elektron dari 1s. Sekarang, gunakan formula Zef: Zef = 4 - 2.05 = 1.95 Apa maksudnya? Ini bermakna bahawa elektron dalam orbit 2s2 mereka mengalami caj +1.95 yang menarik mereka kepada nukleus, bukannya caj sebenar +4. Sekali lagi, terus seperti pada contoh terdahulu: (1s2) (2s22p6) (3s23p3) Sekarang jumlah algebra dihasilkan untuk menentukan σ: (, 35) (4) + (0.85) (8) + (1) (2) = 10.2 Jadi, Zef adalah perbezaan antara σ dan Z: Zef = 15-10.2 = 4.8 Sebagai kesimpulan, elektron 3p terkini3 Mereka mengalami pertuduhan tiga kali kurang kuat daripada yang sebenar. Perlu juga diperhatikan bahawa, menurut peraturan ini, 3 elektron2 mengalami Zef yang sama, hasil yang boleh membangkitkan keraguan. Walau bagaimanapun, terdapat pengubahsuaian kepada peraturan Slater yang membantu menghampiri nilai-nilai yang dikira dari yang sebenar.Bagaimana untuk mengiranya?
Peraturan Slater
Contohnya
Tentukan Zef untuk 2s elektron orbit2 dalam berilium
Tentukan Zef untuk elektron dalam orbit 3p3 daripada fosforus
Rujukan