Podíl:
Efektivní koncept jaderného zatížení, jak vypočítat a příklady
efektivní jaderné zatížení (Zef) je síla přitažlivosti vyvíjená jádrem na některý z elektronů poté, co byl redukován účinky screeningu a průniku. Pokud by takové účinky nebyly, elektrony by pocítily přitažlivou sílu skutečného jaderného náboje Z.
V dolním obrázku máme atomový model Bohr pro fiktivní atom. Jádro má jaderný náboj Z = + n, který přitahuje elektrony, které obíhají kolem (modré kruhy). To může být viděno že dva elektrony jsou na oběžné dráze blíže k jádru, zatímco třetí elektron leží na větší vzdálenosti od tohoto \ t.
Obě dráhy třetího elektronu pociťují elektrostatické odpudy ostatních dvou elektronů, takže jádro přitahuje méně síly; to znamená, že interakce jádro-elektron klesá v důsledku stínění prvních dvou elektronů.
První dva elektrony pak pociťují přitažlivou sílu náboje + n, ale třetí zkušenosti namísto toho účinného jaderného náboje + (n-2).
Nicméně, Zef by byl platný jen jestliže vzdálenosti (poloměr) k jádru všech elektronů byl vždy konstantní a definovaný, lokalizovat jejich záporné náboje (-1) \ t.
Index
- 1 Koncepce
- 1.1 Penetrační a screeningové účinky
- 2 Jak jej vypočítat?
- 2.1 Pravidlo Slater
- 3 Příklady
- 3.1 Určete Zef pro elektrony orbitálu 2s2 v beryliu
- 3.2 Zef pro elektrony v orbitálu fosforu 3
- 4 Odkazy
Koncepce
Protony definují jádra chemických prvků a elektrony jejich identitu v rámci sady charakteristik (skupiny periodické tabulky).
Protony zvyšují jaderný náboj Z rychlostí n + 1, která je kompenzována přidáním nového elektronu ke stabilizaci atomu..
Jak množství protonů se zvětší, jádro je “pokryté” dynamickým mrakem elektronů, ve kterém oblasti přes kterého oni cirkulují být definován rozložením pravděpodobnosti radiálních a úhlových částí vlnových funkcí (\ t orbitály).
Od tohoto přístupu, elektrony neobíhají v definované oblasti prostoru kolem jádra, ale, jako by to byly lopatky ventilátoru, který se rychle otáčí, ztrácejí se do tvarů známých orbitálů s, p, d a f..
Z tohoto důvodu je záporný náboj -1 elektronu distribuován oblastmi, které pronikají orbitály; Čím větší je penetrační efekt, tím větší je efektivní jaderný náboj, který bude elektron v orbitálu zažívat.
Penetrační a screeningové účinky
Podle předchozího vysvětlení elektrony vnitřních vrstev nepřispívají k stabilizačnímu odpuzování elektronů z vnějších vrstev nábojem -1..
Nicméně, toto jádro (vrstvy předtím vyplněné elektrony) slouží jako “zeď” to brání přitažlivé síle jádra od dosažení vnější elektrony \ t.
Toto je známo jako screeningový efekt nebo screeningový efekt. Také ne všechny elektrony ve vnějších vrstvách prožijí stejnou velikost tohoto efektu; například, jestliže oni zabírají orbitál, který má vysokou pronikavost charakter (to je, to přechází velmi blízko jádra a jiných orbitals), pak to bude cítit větší Zef \ t.
Výsledkem je pořadí energetické stability založené na těchto Zef pro orbitály: s To znamená, že orbitál 2p má vyšší energii (méně stabilizovanou nábojem jádra) než orbitál 2s. Čím slabší je účinek průniku vyvolaného orbitálem, tím nižší je jeho vliv na obrazovku na zbytek vnějších elektronů. Orbitály d a f ukazují mnoho děr (uzlů), kde jádro přitahuje další elektrony. Za předpokladu, že záporné náboje jsou umístěny, vzorec pro výpočet Zef pro každý elektron je: Zef = Z - σ V uvedeném vzorci σ je konstanta stínění určená elektrony jádra. To je proto, že teoreticky nejvzdálenější elektrony nepřispívají k stínění vnitřních elektronů. Jinými slovy, 1s2 Stíní elektrony 2s1, ale 2s1 nezakrývá elektrony Z až 1s2. Jestliže Z = 40, zanedbávající zmíněné účinky, pak poslední elektron zažije Zef rovný 1 (40-39). Slaterovo pravidlo je dobrou aproximací hodnot Zef pro elektrony v atomu. Chcete-li jej použít, je nutné postupovat podle následujících kroků: 1- Elektronická konfigurace atomu (nebo iontu) musí být zapsána následovně: (1s) (2s 2p) (3s 3p) (3d) (4s 4p) (4d) (4f) ... 2- Elektrony vpravo od uvažovaného elektronu neprispívají k stínícímu efektu. 3- Elektrony, které jsou ve stejné skupině (označené závorkami), přispívají 0,35 náboje elektronu, pokud se nejedná o skupinu 1s, která je na svém místě 0,30. 4- Pokud elektron zabírá s or or orbitál, pak všechny n-1 orbitály přispívají 0,85 a všechny orbitály n-2 jednotky. 5 - V případě, že elektron zaujímá orbitální dráhu d nebo f, všechny ty na levé straně přispívají jednou jednotkou. Po reprezentačním režimu Slateru je elektronická konfigurace Be (Z = 4): (1s2) (2s22p0) Jako v orbitálu existují dva elektrony, jeden z nich přispívá k stínění druhého, a orbitál 1s je n-1 z orbitálu 2s. Vývoj algebraického součtu má následující: (0,35) (1) + (0,85) (2) = 2,05 0.35 přišel z 2s elektronu a 0,85 ze dvou elektronů z 1s. Nyní používáme Zefův vzorec: Zef = 4 - 2,05 = 1,95 Co to znamená? To znamená, že elektrony v orbitálu 2s2 zažívají náboj +1,95, který je přitahuje k jádru namísto skutečného náboje +4. Opět pokračujte jako v předchozím příkladu: (1s2) (2s22p6) (3s23p3) Nyní je algebraický součet vyvinut k určení σ: (, 35) (4) + (0,85) (8) + (1) (2) = 10,2 Zef je tedy rozdíl mezi σ a Z: Zef = 15-10,2 = 4,8 Na závěr, poslední 3p elektrony3 Zažívají poplatek třikrát méně silný než ten skutečný. Je třeba také poznamenat, že podle tohoto pravidla 3s elektrony2 zkušenosti stejné Zef, výsledek, který by mohl vyvolat pochybnosti o. Existují však úpravy pravidla Slater, které pomáhají přibližovat vypočtené hodnoty skutečných hodnot.Jak to vypočítat?
Slaterovo pravidlo
Příklady
Určete Zef pro 2s orbitální elektrony2 v beryliu
Určete Zef pro elektrony v orbitálu 3p3 fosforu
Odkazy