Dele:
Effektiv Kjernefysisk Konsept, Hvordan Beregne og Eksempler
den effektiv atombelastning (Zef) er tiltrekningskraften som utøves av kjernen på noen av elektronene etter å være redusert av virkningene av screening og penetrasjon. Hvis det ikke var slike virkninger, ville elektronene føle den attraktive kraften til den faktiske atomladningen Z.
I det nedre bildet har vi Bohr-atommodellen for et fiktivt atom. Kjernen har en kjernefysisk ladning Z = + n, som tiltrekker elektronene som bane rundt (de blå sirkler). Det kan sees at to elektroner er i en bane nærmere kjerne, mens den tredje elektron ligger i større avstand fra dette.
De tredje elektronbanene føler de elektrostatiske avstøtningene fra de andre to elektronene, slik at kjernen tiltrekker den med mindre kraft; det vil si at kjerne-elektron-interaksjonen minker som et resultat av skjerming av de to første elektroner.
Da føler de to første elektronene den attraktive kraften av en ladning + n, men den tredje opplever i stedet en effektiv atomladning av + (n-2).
Men sa Zef ville være gyldig bare hvis avstandene (radius) til kjernen til alle elektronene var alltid konstant og definert, lokalisere sine negative ladninger (-1).
index
- 1 konsept
- 1.1 Penetrerings- og screeningseffekter
- 2 Hvordan beregne det?
- 2.1 Slater's Rule
- 3 eksempler
- 3.1 Bestem Zef for elektronene i 2s2-orbitalet i beryllium
- 3.2 Bestem Zef for elektroner i fosfor 3-omløpet
- 4 referanser
konsept
Protonene definerer kjernene av de kjemiske elementene, og elektronene deres identitet innenfor et sett av egenskaper (gruppene i det periodiske bordet).
Protonene øker nuklearladningen Z med frekvensen n + 1, som kompenseres ved tilsetning av et nytt elektron for å stabilisere atomen.
Etter hvert som antallet protoner øker, blir kjernen "dekket" av en dynamisk elektronsky, hvor de områder de sirkulerer til, er definert av sannsynlighetsfordelingen av de radiale og vinkelformede delene av bølgefunksjonene ( orbitalerne).
Fra denne tilnærmingen dreier elektronene ikke om i en definert område av rommet rundt kjernen, men som om de var blader av en vifte som snurret raskt, fades de inn i formene av de kjente orbitalene s, p, d og f.
Av denne grunn fordeles den negative ladningen -1 av et elektron av de regionene som trenger inn i orbitalerne; Jo større penetrerende effekt, jo større er den effektive atombelastningen som elektronen vil oppleve i orbitalet.
Penetrerings- og screeningseffekter
Ifølge den forrige forklaringen bidrar ikke elektronene til de indre lagene med en ladning på -1 til den stabiliserende avstøtningen av elektronene fra de ytre lagene.
Imidlertid tjener denne kjernen (lagene som tidligere er fylt av elektroner) som en "vegg" som forhindrer at den attraktive kraften av kjernen når ut til de ytre elektroner.
Dette er kjent som en skjermeffekt eller screeningseffekt. Også ikke alle elektroner i ytre lag opplever samme størrelsesorden av den effekten; for eksempel hvis de okkuperer en bane som har et høyt gjennomtrengende tegn (det vil si at det går veldig nært til kjernen og andre orbitaler), så vil det føles større Zef.
Som et resultat er det en ordre av energistabilitet basert på disse Zef for orbitals: s Dette betyr at 2p-bane har høyere energi (mindre stabilisert ved kjerneladningen) enn 2-bane. Jo dårligere effekten av penetrasjon utøves av orbitalet, desto lavere er skjermeffekten på resten av de eksterne elektronene. D- og f-orbitaler viser mange hull (noder) hvor kjernen tiltrekker seg andre elektroner. Forutsatt at de negative kostnadene er plassert, er formelen for å beregne Zef for hvilken som helst elektron: Zef = Z - σ I formelen a er skjermingskonstanten bestemt av kjernelektronene. Dette skyldes at de ytre elektronene i teorien ikke bidrar til skjerming av de indre elektronene. Med andre ord, 1s2 Skjermer elektronen 2s1, men 2s1 Beskytter ikke Z til 1s elektroner2. Hvis Z = 40, forsømmer de nevnte effektene, vil den siste elektronen oppleve en Zef lik 1 (40-39). Slater-regelen er en god tilnærming til Zef-verdiene for elektronene i atomet. For å bruke det, er det nødvendig å følge trinnene nedenfor: 1- Den elektroniske konfigurasjonen av atom (eller ion) må skrives som følger: (1s) (2s 2p) (3s 3p) (3d) (4s 4p) (4d) (4f) ... 2- Elektroner til høyre for den som vurderes, bidrar ikke til skjermingseffekten. 3- Elektronene som ligger innenfor samme gruppe (merket med parentesene), bidrar med 0,35 ladningen til elektronen, med mindre det er gruppen 1s som er på plass 0.30. 4- Hvis elektronen har en s eller p-bane, så bidrar alle n-1 orbitaler 0.85, og alle orbitaler n-2 en enhet. 5- Hvis elektronen har en orbital d eller f, bidrar alle de på venstre side med en enhet. Etter representasjonsmodusen til Slater er den elektroniske konfigurasjonen av Be (Z = 4): (1s2) (2s22p0) Som i orbitalet er det to elektroner, en av disse bidrar til skjerming av den andre, og 1s-bane er n-1 i 2s-banen. Deretter har utviklingen av algebraisk summen følgende: (0,35) (1) + (0,85) (2) = 2,05 Den 0,35 kom fra 2s-elektronen, og 0,85 fra de to elektronene fra 1s. Nå bruker Zefs formel: Zef = 4 - 2,05 = 1,95 Hva betyr dette? Det betyr at elektronene i 2-tallsbanen2 de opplever en kostnad på +1,95 som tiltrekker dem til kjernen, i stedet for den faktiske belastningen på +4. Igjen, fortsett som i forrige eksempel: (1s2) (2s22p6) (3s23p3) Nå er den algebraiske summen utviklet for å bestemme σ: (, 35) (4) + (0,85) (8) + (1) (2) = 10,2 Så, Zef er forskjellen mellom a og z: Zef = 15-10,2 = 4,8 Som konklusjon, de siste 3p elektronene3 De opplever en kostnad tre ganger mindre sterk enn den virkelige. Det skal også bemerkes at ifølge denne regelen er 3s elektroner2 Opplev det samme Zef, resultatet som kan vekke tvil om. Det er imidlertid endringer i Slater-regelen som bidrar til å omtrentliggjøre de beregnede verdiene til de ekte.Hvordan beregne det?
Slater's Rule
eksempler
Bestem Zef for 2-sekunders elektroner2 i beryllium
Bestem Zef for elektroner i 3p-banen3 av fosfor
referanser