Udio:
Koncept djelotvornog nuklearnog opterećenja, kako izračunati i primjeri
učinkovito nuklearno opterećenje (Zef) je sila privlačenja nukleusa na bilo koji od elektrona nakon što je smanjena zbog učinaka screeninga i penetracije. Da nema takvih efekata, elektroni bi osjetili privlačnu snagu stvarnog nuklearnog naboja Z.
U donjoj slici imamo Borov atomski model za fiktivni atom. Njegova jezgra ima nuklearni naboj Z = + n, koji privlači elektrone koji kruže oko njih (plavi krugovi). Može se vidjeti da su dva elektrona u orbiti bliže jezgri, dok se treći elektron nalazi na većoj udaljenosti od ove.
Treći elektron orbitira osjećajući elektrostatsko odbijanje drugih dvaju elektrona, tako da ga jezgra privlači manje sile; to jest, interakcija nukleusa i elektrona se smanjuje kao rezultat zaštite prvih dvaju elektrona.
Tada prva dva elektrona osjećaju privlačnu silu naboja + n, ali treće umjesto toga doživljava efektivni nuklearni naboj od + (n-2)..
Međutim, navedeno Zef bi vrijedilo samo ako su udaljenosti (radijus) od jezgre svih elektrona uvijek konstantne i definirane, locirajući njihove negativne naboje (-1).
indeks
- 1 Koncept
- 1.1. Učinci probijanja i probira
- 2 Kako ga izračunati?
- 2.1 Pravilo Slatera
- 3 Primjeri
- 3.1 Odredite Zef za elektrone orbite 2s2 u beriliju
- 3.2 Odredite Zef za elektrone u orbiti fosfora 3
- 4 Reference
koncept
Protoni definiraju jezgre kemijskih elemenata, a elektroni svoj identitet unutar skupa karakteristika (skupine periodnog sustava).
Protoni povećavaju nuklearni naboj Z brzinom od n + 1, što se kompenzira dodavanjem novog elektrona za stabilizaciju atoma..
Kako se broj protona povećava, jezgra se "pokriva" dinamičkim oblakom elektrona, u kojem su područja kroz koja cirkuliraju definirana raspodjelom vjerojatnosti radijalnih i kutnih dijelova valnih funkcija ( orbitale).
Iz tog pristupa, elektroni ne kruže u određenom području prostora oko jezgre, već, kao da su lopatice ventilatora koje se brzo okreću, izblijede u oblike poznatih orbitala s, p, d i f.
Iz tog razloga, negativni naboj -1 elektrona distribuiran je onim regijama koje prodiru u orbitale; što je veći učinak prodiranja, to je veći efektivni nuklearni naboj koji će elektron doživjeti u orbiti.
Učinci probijanja i probira
Prema prethodnom objašnjenju, elektroni unutarnjih slojeva ne doprinose naboju -1 u stabilizirajućem odbijanju elektrona iz vanjskih slojeva.
Međutim, ovo zrno (slojevi prethodno napunjeni elektronima) služi kao "zid" koji sprječava privlačnu silu jezgre da dosegne vanjske elektrone.
To je poznato kao učinak zaslona ili učinak screeninga. Također, nisu svi elektroni u vanjskim slojevima iskusili istu veličinu tog učinka; na primjer, ako zauzimaju orbitalu koja ima visok prodirući karakter (to jest, prolazi vrlo blizu jezgre i drugih orbitala), tada će osjetiti veći Zef.
Kao rezultat toga, postoji red energetske stabilnosti na temelju tih Zef za orbitale: s To znači da orbitalna 2p ima višu energiju (manje stabiliziranu jezgrom) nego orbitalna 2s. Što je slabiji učinak penetracije orbitalom, to je niži učinak zaslona na ostale vanjske elektrone. D i f orbitale pokazuju mnogo rupa (čvorova) gdje jezgra privlači druge elektrone. Pod pretpostavkom da se nalaze negativni naboji, formula za izračun Zef-a za bilo koji elektron je: Zef = Z - σ U navedenoj formuli σ je konstanta zaštite određena elektronima jezgre. To je zato što, teoretski, najudaljeniji elektroni ne pridonose zaštiti unutarnjih elektrona. Drugim riječima, 1s2 Štiti elektron 2s1, ali 2s1 ne štiti Z do 1s elektrona2. Ako je Z = 40, zanemarujući spomenute učinke, tada će posljednji elektron doživjeti Zef jednak 1 (40-39). Slaterovo pravilo je dobra aproksimacija Zefovih vrijednosti za elektrone u atomu. Da biste ga primijenili, potrebno je slijediti niže navedene korake: 1- Elektronska konfiguracija atoma (ili iona) mora biti napisana na sljedeći način: (1s) (2s 2p) (3s 3p) (3d) (4s 4p) (4d) (4f) ... 2 - Elektroni s desne strane onog koji se razmatra ne doprinose učinku zaštite. 3 - Elektroni koji su unutar iste skupine (označeni zagradama) doprinose 0.35 naboju elektrona, osim ako je to grupa 1s, koja je na svom mjestu 0.30. 4 - Ako elektron zauzima s ili p orbitalu, tada sve n-1 orbitale doprinose 0,85, a sve orbitale n-2 jedinica. 5 - Ako elektron zauzima orbitalu d ili f, svi oni s lijeve strane pridonose s jednom jedinicom. Slijedeći način prikaza Slatera, elektronička konfiguracija Be (Z = 4) je: (1s2) (2s22p0) Budući da u orbitali postoje dva elektrona, jedan od njih doprinosi zaštiti drugog, a 1s orbitalna n-1 orbitalne 2s. Zatim, razvijanje algebarske sume ima sljedeće: (0,35) (1) + (0,85) (2) = 2,05 0.35 dolazi od 2s elektrona, a 0.85 od dva elektrona iz 1s. Sada, primjenjujući Zefovu formulu: Zef = 4 - 2,05 = 1,95 Što to znači? To znači da su elektroni u orbiti 2s2 doživljavaju naplatu od +1,95 koja ih privlači u jezgru, umjesto stvarnog naboja od +4. Ponovno nastavite kao u prethodnom primjeru: (1s2) (2s22p6) (3s23P3) Sada se algebarski zbroj razvija kako bi se odredio σ: (, 35) (4) + (0.85) (8) + (1) (2) = 10.2 Dakle, Zef je razlika između σ i Z: Zef = 15-10.2 = 4.8 U zaključku, najnoviji 3p elektroni3 Oni doživljavaju naplatu tri puta manje od stvarne. Također treba napomenuti da, prema ovom pravilu, 3s elektrona2 doživjeti isti Zef, rezultat koji bi mogao izazvati sumnje. Međutim, postoje izmjene pravila Slatera koje pomažu približiti izračunate vrijednosti stvarnih vrijednosti.Kako to izračunati?
Slaterovo pravilo
Primjeri
Odredite Zef za 2s orbitalne elektrone2 u beriliju
Odredite Zef za elektrone u 3p orbitali3 fosfora
reference