Deliti:
Učinkovit koncept jedrske obremenitve, kako izračunati in primeri
The učinkovite jedrske obremenitve (Zef) je sila privlačnosti, ki jo jedro izvaja na katerem koli elektronu, potem ko ga zmanjšajo učinki presejanja in penetracije. Če takih učinkov ne bi bilo, bi elektroni začutili privlačno moč dejanskega jedrskega naboja Z.
V spodnji sliki imamo Bohrov atomski model za fiktivni atom. Njegovo jedro ima jedrski naboj Z = + n, ki privlači elektrone, ki krožijo okoli (modri krogi). Vidimo lahko, da sta dva elektrona v orbiti bližje jedru, medtem ko se tretji elektron nahaja na večji razdalji od tega..
Tretji elektron obkroži občutek elektrostatičnih odbojev drugih dveh elektronov, zato ga jedro privlači z manj sile; to pomeni, da se interakcija jedra z elektroni zmanjša zaradi zaščite prvih dveh elektronov.
Potem prvi dve elektroni čutita privlačno silo naboja + n, tretji pa namesto tega doseže učinkovit jedrski naboj + (n-2)..
Vendar pa bi bil Zef veljaven le, če bi bile razdalje (polmeri) do jedra vseh elektronov vedno konstantne in definirane, določanje njihovih negativnih nabojev (-1)..
Indeks
- 1 Koncept
- 1.1 Učinki penetracije in presejanja
- 2 Kako ga izračunati?
- 2.1 Pravilo Slaterja
- 3 Primeri
- 3.1 Določite Zef za elektrone orbite 2s2 v beriliju
- 3.2 Določite Zef za elektrone v orbitalni fosforni 3
- 4 Reference
Koncept
Protoni definirajo jedra kemijskih elementov, elektroni pa svojo identiteto znotraj niza značilnosti (skupine periodnega sistema)..
Protoni povečajo jedrni naboj Z s hitrostjo n + 1, ki se kompenzira z dodatkom novega elektrona za stabilizacijo atoma..
Z naraščanjem števila protonov se jedro "prekrije" z dinamičnim oblakom elektronov, v katerem so območja, skozi katera krožijo, določena z verjetnostno porazdelitvijo radialnih in kotnih delov valovnih funkcij ( orbitale).
Iz tega pristopa elektroni ne krožijo v določenem območju prostora okoli jedra, ampak kot da bi bili lopatice ventilatorja, ki se hitro vrtijo, izginjajo v oblike znanih orbitalov s, p, d in f..
Zato se negativni naboj -1 elektrona razporedi po tistih območjih, ki prodrejo v orbitale; večji kot je prodorni učinek, večji je dejanski jedrski naboj, ki ga bo elektron naletel v orbiti.
Učinki penetracije in presejanja
Glede na prejšnjo razlago, elektroni notranjih plasti ne prispevajo naboj -1 k stabilizacijskemu odbijanju elektronov iz zunanjih plasti..
Vendar pa to jedro (plasti, ki so jih prej napolnili elektroni) služi kot "stena", ki preprečuje, da bi privlačna sila jedra dosegla zunanje elektrone..
To je znano kot učinek zaslona ali učinek presejanja. Prav tako vsi elektroni v zunanjih plasti ne izkusijo enake velikosti tega učinka; na primer, če zasedejo orbitalo, ki ima velik prodoren značaj (to pomeni, da prehaja zelo blizu jedra in drugih orbital), potem bo občutil večji Zef.
Kot rezultat, obstaja red energetske stabilnosti, ki temelji na teh Zef za orbitals: s To pomeni, da ima 2p orbital višjo energijo (manj stabilizirano z jedrom) kot 2s orbital. Čim slabši je učinek penetracije, ki jo povzroča orbital, tem manjši je učinek zaslona na ostale zunanje elektrone. D in f orbitale prikazujeta številne luknje (vozlišča), kjer jedro privlači druge elektrone. Ob predpostavki, da se nahajajo negativni naboji, je formula za izračun Zefa za vsak elektron: Zef = Z - σ V formuli σ je konstanta zaščite, ki jo določajo elektroni jedra. To je zato, ker teoretično najbolj oddaljeni elektroni ne prispevajo k zaščiti notranjih elektronov. Z drugimi besedami, 1s2 Ščiti elektron 2s1, vendar 2s1 ne ščiti Z do 1s elektronov2. Če je Z = 40, zanemarimo omenjene učinke, potem bo zadnji elektronov doživel Zef, ki je enak 1 (40-39). Slaterjevo pravilo je dober približek vrednosti Zef za elektrone v atomu. Če ga želite uporabiti, morate slediti naslednjim korakom: 1 - Elektronska konfiguracija atoma (ali iona) mora biti napisana takole: (1s) (2s 2p) (3s 3p) (3d) (4s 4p) (4d) (4f) ... 2 - Elektroni na desni strani tistega, ki ga obravnavamo, ne prispevajo k učinku zaščite. 3 - Elektroni, ki so znotraj iste skupine (označeni z oklepaji), prispevajo 0,35 elektrona, razen če gre za skupino 1s, ki je na svojem mestu 0,30. 4- Če elektron zavzema orbital s ali p, potem vse n-1 orbitale prispevajo 0,85, vse orbitale n-2 pa enoto. 5- Če elektron zavzema orbitalo d ali f, vsi z levo prispevajo z eno enoto. Po načinu predstavitve Slaterja je elektronska konfiguracija sistema Be (Z = 4): (1s2) (2 s22p0) Ker sta v orbitalu dva elektrona, eden od njih prispeva k zaščiti drugega in je 1s orbitalna n-1 orbitalne 2s. Razvijanje algebrske vsote ima naslednje: (0,35) (1) + (0,85) (2) = 2,05 0.35 je prišel iz 2s elektrona, 0.85 pa iz dveh elektronov iz 1s. Zdaj, z uporabo Zefove formule: Zef = 4 - 2,05 = 1,95 Kaj to pomeni? To pomeni, da so elektroni v orbiti 2s2 izkusijo naboj +1,95, ki jih privlači v jedro, namesto dejanske obremenitve +4. Še enkrat, nadaljujte kot v prejšnjem primeru: (1s2) (2 s22p6) (3s23p3) Zdaj je razvita algebraična vsota za določitev σ: (, 35) (4) + (0,85) (8) + (1) (2) = 10,2 Torej, Zef je razlika med σ in Z: Zef = 15-10,2 = 4,8 Skratka, najnovejši 3p elektroni3 Zaračunajo trikrat manj močan naboj kot pravi. Prav tako je treba opozoriti, da je po tem pravilu 3s elektronov2 izkusite isti Zef, rezultat, ki bi lahko zbudil dvome. Vendar pa obstajajo spremembe pravila Slater, ki pomagajo približati izračunane vrednosti realnih vrednosti.Kako ga izračunati?
Pravilo Slaterja
Primeri
Določite Zef za 2s orbitalne elektrone2 v beriliju
Določite Zef za elektrone v 3p orbitalu3 fosforja
Reference