Încărcarea nucleară efectivă-tendințe periodice

octombrie 5, 2020

ce este încărcarea nucleară eficientă?

structura unui atom include un nucleu de protoni și neutroni înconjurați de un nor de electroni. Acești electroni sunt ținuți ca parte a atomului prin atracția lor față de nucleul încărcat pozitiv. Multe proprietăți ale atomilor depind de cât de puternic electronii lor – în special electronii exteriori – sunt atrași de nucleu. Când un atom are mai mult de un electron, fiecare electron este atât atras de nucleu, cât și respins de alți electroni., Sarcina nucleară efectivă este apoi câmpul electric net pe care îl experimentează un anumit electron.
electronii care sunt mai aproape de nucleu, care sunt denumiți electroni interiori sau de bază, anulează efectiv o parte din atracția electronilor exteriori sau de valență către nucleu. De fapt, ele protejează sau ecranează electronii de valență parțial de sarcina nucleară pozitivă. Astfel, sarcina nucleară efectivă este întotdeauna mai mică decât sarcina nucleară pozitivă totală.

cum se determină sarcina nucleară eficientă?,

sarcina nucleară efectivă, Zeff, este numărul de protoni dintr-un nucleu, Z, minus constanta de screening, σ.
Zeff = Z – σ

screening constantă este parte din încărcătură nucleară, care este ecranate de electroni de valență de bază electroni. Ca o estimare ușoară, σ este de obicei aproape de valoarea numărului de electroni de bază. Cu toate acestea, o mai bună predicție a constantei de screening poate fi găsită folosind regulile lui Slater.

regulile lui Slater

să parcurgem un exemplu de utilizare a regulilor lui Slater.,

Care este sarcina nucleară efectivă resimțită de un electron 4P de brom?
Mai întâi scrieți structura electronică în formatul primei reguli.
(1s)2 (2s, 2p)8 (3S, 3p)8 (3d)10 (4S, 4p)7
apoi scrieți o ecuație pentru constanta de screening conform regulii corespunzătoare – 3 sau 4.
aici se aplică regula 3.
există alți 6 electroni în același grup ns, np.
există 18 electroni în grupurile n-1. (3S, 3P și 3D)
există 10 electroni în grupurile n-2 și inferioare. (1s, 2s și 2P)
σ= 6(0.35)+18(0.85)+10(1.00)
σ = 27.,4
apoi scade constanta de screening din Z, numărul atomic al elementului.
numărul atomic al bromului este 35.
35-27. 4=7.6=Zeff
Ce se întâmplă dacă luăm în considerare sarcina nucleară eficientă a unui orbital mai interior?
Care este sarcina nucleară eficientă resimțită de un electron 3D de brom?
utilizați aceeași structură electronică scrisă înainte.
(1s)2 (2s, 2p)8 (3S, 3p)8 (3d)10 (4S, 4p)7
apoi scrieți o ecuație pentru constanta de screening conform regulii corespunzătoare – 3 sau 4.
aici se aplică regula 4.
există alți 9 electroni în același grup nd.,
există 18 electroni în stânga grupului 3d.
σ= 9(0.35)+18(1.00)
σ = 21.15
apoi scade constanta de screening din Z.
numărul atomic al bromului este 35.
35-21.15=13.85=Zeff

Ce fel de tendințe putem vedea în Tabelul Periodic eficiente încărcătură nucleară?

în General, Zeff crește ca te duci pe o perioadă de la stânga la dreapta (a se vedea graficul de mai jos) și rămâne destul de constantă ca să te muți un grup.,

Pentru a înțelege această tendință, este mai ușor pentru a merge înapoi la estimarea de screening constant ca pur și simplu numărul de core electronii într-un atom. Într-o perioadă, numărul de electroni de bază este constant. Reprezentăm acest lucru în configurațiile noastre de electroni folosind abrevieri de gaz nobil. Deci, bromul-un element de grup 17 în perioada 4 – și potasiul – un element de grup 1 în perioada 4 – ambele au 18 electroni de bază. Ceea ce se schimbă este numărul atomic. Bromul are 35 de protoni; potasiul are 19., Prin urmare, folosind ecuația pentru încărcarea nucleară eficientă, Zeff = Z-σ, vedem că bromul are o încărcătură nucleară mai eficientă decât potasiul și că această tendință este așteptată pe întregul tabel Periodic.

Lima