Učinkovita jedrska obremenitev

Kaj je učinkovita jedrska obremenitev?

The Učinkovita jedrska obremenitev (predstavljeno kot z_Eff In v nekaterih primerih, kot je Z^*) Neto jedrska obremenitev, ki jo doživlja elektron, ko je v polihelektronskem atomu (to je, ima več kot en elektron).

Na natančnejši način je električni naboj, ki bi imel jedro hipotetičnega atoma, ki lahko privabi svoj edini elektron z isto silo, s katerim jedro pravega atoma privabi ta isti elektron v prisotnosti vseh drugih elektronov.

To je popravljena jedrska obremenitev, ki upošteva učinek prisotnosti drugih elektronov na polilektronski atom. Ta zmanjšana obremenitev pojasnjuje, zakaj so najbolj oddaljeni elektroni v polielektronskem atomu šibkejšo povezani z jedrom kot notranji elektroni.

Učinkovita jedrska obremenitev je koncept velikega pomena v kemiji, saj nam omogoča, da razumemo periodično težnjo številnih lastnosti, kot so atomski polmer, polmer ionov, elektronegativnost, ionizacijske energije in še več.

Zakaj obstaja učinkovita jedrska obremenitev?

Učinkovita jedrska obremenitev izhaja iz dveh pojavov:

• Zaščitni učinek elektronov na polihelektronske atome.
• Elektrostatična odboj med elektroni, ker ima vsak enak električni naboj.

On učinek zaščite Sestavljen je iz neke vrste ščita, ki ga tvorijo notranji elektroni atoma, ki pokriva jedro. Zaradi tega se zdi, da so zunanji elektroni "manjši atrakciji jedra, kot bi se počutili, če drugi elektroni ne bi bili prisotni.

Slika shematično prikazuje notranje elektrone, ki delujejo kot zaslon, ki ščiti zunanje elektrone privlačnosti jedra

Na primer, jedrska obremenitev natrijevega atoma je +11 (njeno atomsko število je z = 11), vendar, edini elektron Valencije, ki ga ima, dejansko čuti silo privlačnosti le obremenitve samo +2,2.

Vam lahko služi: natrijev benzoat: struktura, lastnosti, uporabe in tveganja

Z drugimi besedami, zaščita ostalih 10 notranjih elektronov povzroči, da Valencia elektron natrija čuti silo jedrske privlačnosti samo petine tistega, kar bi moralo biti.

Poleg zaščitnega učinka odboj med elektroni (ki imajo enak električni naboj) prav tako prispeva k preprečevanju zmogljivosti jedra za privabljanje zunanjih elektronov. To pomeni, da ta odbojka pomaga tudi zmanjšati učinkovito jedrsko obremenitev.

Pomembne značilnosti učinkovite jedrske obremenitve

Upoštevati je treba, da zaščitni učinek, odgovoren za zmanjšanje učinkovite jedrske obremenitve, vpliva le. Poleg tega učinek ni enak za elektrone, ki jih najdemo v atomskih orbitalih S in P kot tisti, ki jih najdemo v orbitalih D in F.

Zaradi tega se vsak nabor elektronov vsake plasti ali energijske ravni počuti drugačno učinkovito jedrsko obremenitev. To ima pomembne posledice glede kemijskih lastnosti različnih elementov.

Periodični trend učinkovite jedrske obremenitve

V obdobju

Elektroni, ki se nahajajo na isti ravni energije, so manj zaščitni kot tisti v nižji ravni energije.

Zaradi tega se učinek zaščite ne poveča bistveno, ko se premikamo v obdobju, vendar resnična jedrska obremenitev. Zaradi tega je učinkovita jedrska obremenitev povečanje od leve proti desni v periodični tabeli.

V celotni skupini

Po drugi strani pa se ob prehodu iz enega obdobja v drugo v isti skupini (torej, ko se premikamo po skupini), dodajo celotne plasti zelo zaščitnih notranjih elektronov. Zaradi tega se učinkovita jedrska obremenitev zmanjšuje od zgoraj navzdol ali, kaj je isto, povečanje od spodaj navzgor.

Vam lahko služi: ayaroína

Učinkovita formula jedrske obremenitve

Učinkovito jedrsko obremenitev je mogoče izračunati z zelo preprostim polčasnim enačbo, ki upošteva dejansko vrednost jedrske obremenitve (ki jo daje atomsko število, z) in izraz, imenovan konstantno zaščito. Slednje obsega učinke prisotnosti drugih elektronov v enem.

Enačba je podana z:

kjer je z atomsko število in σ (grška črka sigma) predstavlja zaščitno konstanto, ki je odvisna od elektronske konfiguracije.

Pravila Slater

Zaščitna konstanta je mogoče oceniti iz sistema, znanega kot pravila Slater. Ta pravila omogočajo izračun konstante ščita elektrona z dodajanjem prispevkov drugih elektronov v omenjeno zaščitno konstanto. Ta pravila je mogoče povzeti na naslednji način:

• Kateri koli elektron, ki je na isti ravni energije (raven n₀) Zagotavlja količino 0,35 do konstante zaščite, razen če sta oba na ravni 1, v tem primeru pa 0,30.
• Vsak elektron, ki je na takojšnji prejšnji ravni (na ravni N₀-1) V orbitalnem S ali P prinaša 0,85; Po drugi strani pa, če je v orbitalu d ali f, prispeva 1.
• Vsi drugi elektroni, ki so na nižji ravni energije (n₀-2, n₀-3 itd.), prispevajte 1 k konstanti zaščite.

Primer učinkovitega izračuna jedrske obremenitve

Valencia elektron natrijevega atoma

Elektronska konfiguracija natrijevega atoma je 1S²2s²2 p⁶3s¹. To pomeni, da če želimo izračunati učinkovito jedrsko obremenitev, ki jo čuti Valencia Electron (elektron 3s¹), moramo dodati prispevke ostalih 10 elektronov po pravilih Slaterja.

Vam lahko služi: železov oksid (ii): struktura, nomenklatura, lastnosti, uporabe

Kako izračunamo konstanto 3S elektronskega ščita¹ (n₀= 3) In to je samo v plasti Valencije, na isti ravni energije ni drugih elektronov.

Takojšnja prejšnja raven je n₀-1 = 2, kjer je v orbitali S ali P 8 elektronov, ki prispevajo 0,85, v orbitalih D ali F pa ni elektronov.

Končno je edina raven nižja od 2, n = 1, v kateri sta samo 2 elektrona. Vse to je povzeto v naslednji tabeli:

Kot je razvidno, notranji elektroni natrija zagotavljajo konstanto ščita 8,8, tako da učinkovita jedrska obremenitev, ki jo elektron čuti¹ je:

Arzen Valencia Elektroni

Elektronska konfiguracija arzena je 1S²2s²2 p⁶3s²3P⁶3D¹⁰4s²4p³. Plast Valencia je plast 4 (n₀= 4) To ima 5 elektronov: (4s²4p³). V tem primeru bo vsak od teh 5 elektronov začutil učinek ostalih 4, ki so v isti plasti, in drugih 28 notranjih elektronov, kot je prikazano v tabeli:

Zato je učinkovita jedrska obremenitev, ki jo čutijo arzeninski valencia elektroni: