Pay:
Etkili Nükleer Yük Kavramı, Nasıl Hesaplanır ve Örnekler
etkili nükleer yük (Zef), çekirdeğin, elektrotların herhangi birine elekten geçirme ve nüfuz etme etkisinin azaltılmasından sonraki herhangi bir çekim kuvvetidir. Eğer böyle bir etki olmasaydı, elektronlar gerçek nükleer yük Z'nin çekici kuvvetini hissederlerdi..
Alt resimde, hayali bir atom için Bohr atomik modelimiz var. Çekirdeği, etrafındaki yörüngede bulunan elektronları (mavi daireler) çeken bir nükleer yük Z = + n'ye sahiptir. İki elektronun çekirdeğe yakın bir yörüngede olduğu görülebilirken, üçüncü elektron bundan daha büyük bir mesafede yer almaktadır..
Üçüncü elektron yörüngeleri, diğer iki elektronun elektrostatik itişlerini hissederken, çekirdek onu daha az kuvvetle çeker; yani, çekirdek-elektron etkileşimi, ilk iki elektronun blendajının bir sonucu olarak azalır..
O zaman, ilk iki elektron bir yükün + çekici kuvveti hisseder, ancak üçüncü deneyimler yerine + (n-2) etkili bir nükleer yük uygular..
Bununla birlikte, söz konusu Zef, yalnızca bütün elektronların çekirdeğine olan mesafeler (yarıçap), sabit yüklerini her zaman sabit ve tanımlanmışsa, negatif yüklerini (-1) belirleyerek geçerli olacaktır..
indeks
- 1 Kavramı
- 1.1 Penetrasyon ve tarama etkileri
- 2 Nasıl hesaplanır?
- 2.1 Slater'ın Kuralı
- 3 Örnekler
- 3.1 Berilyumda 2s2 orbital elektronları için Zef'i belirleyin
- 3.2 Fosfor 3 orbitalindeki elektronlar için Zef'i belirleyin
- 4 Kaynakça
kavram
Protonlar kimyasal elementlerin çekirdeğini ve elektronları kimliklerini bir dizi özellik içinde (periyodik tablonun grupları) tanımlarlar..
Protonlar nükleer yük Z'yi n + 1 oranında arttırır, bu da atomu stabilize etmek için yeni bir elektron ilavesiyle telafi edilir..
Protonların sayısı arttıkça, çekirdek, içinde dolaşım yaptıkları bölgelerin, dalga fonksiyonlarının radyal ve açısal bölümlerinin olasılık dağılımı ile tanımlandığı dinamik bir elektron bulutu ile kaplanır ( yörüngeler).
Bu yaklaşımdan, elektronlar çekirdeğin etrafındaki boşluğun belirli bir bölgesinde yörüngede değil, sanki hızla dönen bir fanın kanatlarıymış gibi, bilinen yörüngelerin s, p, d ve f şekillerine giriyorlar..
Bu nedenle, bir elektronun negatif yükü, orbitallere nüfuz eden bölgeler tarafından dağıtılır; Nüfuz etme etkisi arttıkça, elektronun yörüngede yaşayacağı efektif nükleer yük de artar..
Penetrasyon ve tarama etkileri
Önceki açıklamaya göre, iç tabakaların elektronları, elektronların dış tabakalardan dengeleyici itme kuvvetine -1 yük getirmez.
Bununla birlikte, bu çekirdek (önceden elektronlarla doldurulmuş katmanlar), çekirdeğin çekici kuvvetinin dış elektronlara ulaşmasını önleyen bir "duvar" işlevi görür..
Bu, bir ekran efekti veya tarama efekti olarak bilinir. Ayrıca, dış katmanlardaki elektronların hepsi bu etkinin aynı büyüklüğünü yaşamaz; örneğin, nüfuz etme özelliği yüksek bir yörüngeyi işgal ettikleri takdirde (yani, çekirdeğe ve diğer yörüngelere çok yakın bir şekilde geçer), o zaman daha büyük bir Zef hissedecektir..
Sonuç olarak, orbitaller için bu Zef'e dayanan bir enerji kararlılığı sırası vardır: s Bu, 2p orbitalinin, 2s orbitalinden daha yüksek enerjiye (çekirdek yük ile daha az stabilize edilmiş) sahip olduğu anlamına gelir.. Orbital tarafından uygulanan penetrasyonun etkisi ne kadar düşük olursa, dış elektronların geri kalanı üzerindeki ekran etkisi o kadar düşüktür. D ve f orbitalleri, çekirdeğin diğer elektronları çektiği yerde birçok delik (düğüm) gösterir.. Negatif yüklerin bulunduğunu varsayarak, herhangi bir elektron için Zef'i hesaplamak için kullanılan formül: Zef = Z - σ Adı geçen formülde σ, çekirdek elektronları tarafından belirlenen koruma sabitidir. Bunun nedeni, teorik olarak en dıştaki elektronların, iç elektronların ekranlanmasına katkıda bulunmamasıdır. Başka bir deyişle, 1s2 Elektron 2 s kalkanları1, ama 2s1 Z'yi 1s elektronlarına korumaz2. Eğer Z = 40 ise, bahsedilen etkileri göz ardı ederek, son elektron 1'e eşit bir Zef yaşayacak (40-39). Slater kuralı, atomdaki elektronlar için Zef değerlerinin iyi bir yaklaşımıdır. Uygulamak için aşağıdaki adımları takip etmeniz gerekir: 1- Atomun (veya iyonun) elektronik konfigürasyonu şu şekilde yazılmalıdır: (1s) (2s 2p) (3s 3p) (3d) (4s 4p) (4d) (4f) ... 2- Birinin sağındaki elektronlar ekranlama etkisine katkıda bulunmaz. 3- Aynı grup içinde bulunan (parantez içinde işaretlenmiş olan) elektronlar, 0.30 olan grup 1 olmadığı sürece elektronun yükünü 0.35 olarak verir.. 4- Eğer elektron bir s veya p orbitalini kaplarsa, o zaman tüm n-1 orbitalleri 0.85'e ve tüm orbitalleri bir birim n-2'ye katkıda bulunur.. 5- Elektronun yörüngesel d veya f kullanması durumunda, solundakilerin tümü bir birim ile katkıda bulunur. Slater gösterim modunun ardından, Be'nin (Z = 4) elektronik konfigürasyonu şöyledir: (1s2) (2s22p0) Yörüngesinde olduğu gibi, iki elektron vardır, bunlardan biri diğerinin korunmasına katkıda bulunur ve 1'ler yörüngesi 2 lerin yörüngesinin n-1'idir. Daha sonra cebirsel toplamın geliştirilmesi aşağıdakileri içerir: (0.35) (1) + (0.85) (2) = 2.05 0.35, 2s elektronundan ve 0.85, 1'lerden iki elektrondan geldi. Şimdi, Zef'in formülünü uygulayarak: Zef = 4 - 2,05 = 1,95 Bu ne anlama geliyor? 2s yörüngesindeki elektronların olduğu anlamına gelir.2 fiili +4 şarj yerine çekirdeğe çeken +1,95 ücrete maruz kalırlar.. Yine, önceki örnekte olduğu gibi devam edin: (1s2) (2s22p6) (3s23p3) Şimdi σ belirlemek için cebirsel toplamı geliştirilmiştir: (, 35) (4) + (0.85) (8) + (1) (2) = 10.2 Yani Zef, σ ve Z arasındaki farktır: Zef = 15-10.2 = 4.8 Sonuç olarak, en son 3p elektronları3 Gerçek olandan üç kat daha az güçlü bir ücret alıyorlar. Ayrıca, bu kurala göre, 3s elektronlarının belirtilmesi gerekir.2 Aynı Zef'i deneyimleyin, sonuçta şüphe uyandırabilecek sonuç. Ancak, Slater kuralında, gerçek değerlerin hesaplanan değerlerini yaklaşık olarak belirlemeye yardımcı olan değişiklikler vardır..Nasıl hesaplanır?
Slater'ın Kuralı
Örnekler
2s orbital elektronları için Zef belirleme2 berilyumda
3p yörüngesinde elektronlar için Zef belirleme3 fosfor
referanslar