Дял:
Ефективна концепция за ядрено натоварване, как да се изчисли и примери
на ефективно ядрено натоварване (Зеф) е силата на привличане, упражнявана от ядрото на всеки от електроните, след като е намалена от ефектите на скрининга и проникването. Ако няма такива ефекти, електроните ще усетят атрактивната сила на действителния ядрен заряд Z.
В долното изображение имаме атомния модел на Бор за фиктивен атом. Нейното ядро има ядрен заряд Z = + n, който привлича електроните, които обикалят около (сините кръгове). Вижда се, че два електрона са в орбита по-близо до ядрото, докато третият електрон се намира на по-голямо разстояние от това..
Третият електронен орбит усеща електростатичните отблъсквания на другите два електрона, така че ядрото я привлича с по-малка сила; взаимодействието на ядрото с електрони намалява в резултат на екранирането на първите два електрона.
Тогава първите два електрона чувстват атрактивната сила на заряда + n, но третият изпитва вместо това ефективен ядрен заряд от + (n-2)..
Въпреки това, каза Zef ще бъде валиден само ако разстоянията (радиуса) на ядрото на всички електрони са винаги постоянни и дефинирани, локализиране на техните отрицателни заряди (-1).
индекс
- 1 Концепция
- 1.1 Ефекти на проникване и скрининг
- 2 Как да го изчислим?
- 2.1 Правило на Слейтър
- 3 Примери
- 3.1 Определете Zef за електроните на 2s2 орбиталата в берилия
- 3.2 Определете Zef за електроните във фосфорната 3 орбита
- 4 Препратки
понятие
Протоните дефинират ядрата на химичните елементи, а електроните - тяхната идентичност в рамките на набор от характеристики (групите на периодичната таблица)..
Протоните увеличават ядрения заряд Z при скоростта n + 1, което се компенсира от добавянето на нов електрон за стабилизиране на атома.
С увеличаването на броя на протоните, ядрото се "покрива" от динамичен облак от електрони, в който областите, през които те циркулират, се определят от вероятностното разпределение на радиалните и ъгловите части на вълновите функции ( орбиталите).
От този подход електроните не обикалят в определен участък от пространството около ядрото, но като че ли са лопатки на фен, които се въртят бързо, те избледняват във формите на известните орбитали s, p, d и f..
Поради тази причина отрицателният заряд -1 на електрона се разпределя от тези области, които проникват в орбиталите; колкото по-голям е проникващият ефект, толкова по-голям е ефективният ядрен заряд, който електронът ще изпита в орбитата.
Ефекти на проникване и скрининг
Според предишното обяснение, електроните на вътрешните слоеве не допринасят за заряда от -1 за стабилизиращото отблъскване на електроните от външните слоеве..
Но това ядро (слоевете, предварително напълнени с електрони) служи като "стена", която предотвратява привличането на ядрото от външните електрони..
Това е известно като ефект на екрана или скрининг ефект. Също така, не всички електрони във външните слоеве изпитват същата величина на този ефект; например, ако те заемат орбита, която има висок проникващ характер (т.е. тя преминава много близо до ядрото и други орбитали), тогава ще усети по-голям Зеф.
В резултат на това съществува ред на енергийна стабилност на базата на тези Zef за орбиталите: s Това означава, че 2р орбиталата има по-висока енергия (по-малко стабилизирана от заряда на ядрото), отколкото орбитата 2s. Колкото по-лош е ефектът от проникването, упражняван от орбитата, толкова по-малък е ефектът на екрана върху останалите външни електрони. Орбиталите d и f показват много дупки (възли), където ядрото привлича други електрони. Ако приемем, че отрицателните заряди са разположени, формулата за изчисляване на Zef за всеки електрон е: Zef = Z - σ В споменатата формула σ е защитната константа, определена от електроните на ядрото. Това е така, защото теоретично най-външните електрони не допринасят за защитата на вътрешните електрони. С други думи, 1s2 Защитава електроните 2s1, но 2s1 не защитава Z до 1s електрони2. Ако Z = 40, пренебрегвайки споменатите ефекти, последният електрон ще изпита зеф, равен на 1 (40-39). Правилото на Slater е добра апроксимация на стойностите на Zef за електроните в атома. За да го приложите, е необходимо да изпълните следните стъпки: 1- Електронната конфигурация на атома (или йона) трябва да бъде записана, както следва: (1s) (2s 2p) (3s 3p) (3d) (4s 4p) (4d) (4f) ... 2 - Електроните вдясно от разглеждания не допринасят за защитния ефект. 3 - Електроните, които са в рамките на една и съща група (маркирани с скоби), допринасят за 0.35 заряда на електрона, освен ако не е група 1s, на място 0.30. 4 - Ако електронът заема s или p орбитала, то всички n-1 орбитали допринасят за 0.85, а всички орбитали n-2 за единица. 5 - В случай, че електроните заемат орбита d или f, всички, които са от лявата му страна, допринасят с една единица. Следвайки режима на представяне на Slater, електронната конфигурация на Be (Z = 4) е: (1s2) (2s22P0) Тъй като в орбитата има два електрона, единият от тях допринася за защитата на другия, а 1s орбиталата е n-1 на орбиталната 2s. След това разработването на алгебричната сума има следното: (0.35) (1) + (0.85) (2) = 2.05 0.35 идват от 2s електрона, а 0.85 от двата електрона от 1s. Сега, прилагайки формулата на Зеф: Zef = 4 - 2.05 = 1.95 Какво означава това? Това означава, че електроните в орбитата 2s2 те изпитват такса от +1.95, която ги привлича към ядрото, вместо действителното зареждане от +4. Отново продължете както в предишния пример: (1s2) (2s22P6) (3s23p3) Сега алгебричната сума се разработва, за да се определи σ: (, 35) (4) + (0.85) (8) + (1) (2) = 10.2 Така, Zef е разликата между σ и Z: Zef = 15-10.2 = 4.8 В заключение, последните 3p електрони3 Те получават такса три пъти по-малко от реалната. Трябва също да се отбележи, че според това правило 3s електрона2 преживейте същия Zef, резултат, който би могъл да предизвика съмнения. Въпреки това, има промени в правилото на Slater, които помагат за приблизителните изчисления на реалните.Как да го изчислим?
Правилото на Слейтър
Примери
Определете Zef за 2s орбитални електрони2 в берилий
Определете Zef за електрони в 3p орбитала3 фосфор
препратки