- Каков эффективный ядерный заряд?
- Эффективный ядерный заряд калия
- Объяснение примеров эффективного ядерного заряда калия
- Первый пример
- Второй пример
- вывод
- Ссылки
Эффективный ядерный заряд калия равен +1. Эффективный заряд ядра - это общий положительный заряд, воспринимаемый электроном, принадлежащим атому с более чем одним электроном. Термин «эффективный» описывает экранирующий эффект, который электроны оказывают вблизи ядра от своего отрицательного заряда, чтобы защитить электроны от более высоких орбиталей.
Это свойство напрямую связано с другими характеристиками элементов, такими как их атомные размеры или их способность образовывать ионы. Таким образом, понятие эффективного ядерного заряда обеспечивает лучшее понимание последствий присутствующей защиты для периодических свойств элементов.
Кроме того, в атомах, которые имеют более одного электрона, то есть в полиэлектронных атомах, наличие экранирования электронов вызывает уменьшение электростатических сил притяжения, существующих между протонами (положительно заряженными частицами) ядра атома. и электроны на внешних уровнях.
Напротив, сила, с которой электроны отталкивают друг друга в полиэлектронных атомах, противодействует эффектам сил притяжения, оказываемых ядром на эти противоположно заряженные частицы.
Каков эффективный ядерный заряд?
Когда дело доходит до атома, который имеет только один электрон (водородный тип), этот единственный электрон воспринимает чистый положительный заряд ядра. Напротив, когда у атома больше одного электрона, он испытывает притяжение всех внешних электронов к ядру и одновременно отталкивание между этими электронами.
В общем, считается, что чем больше эффективный ядерный заряд элемента, тем больше силы притяжения между электронами и ядром.
Точно так же, чем больше этот эффект, тем меньше энергия, принадлежащая орбитали, на которой расположены эти внешние электроны.
Для большинства элементов основной группы (также называемых репрезентативными элементами) это свойство увеличивается слева направо, но уменьшается сверху вниз в периодической таблице.
Для расчета значения эффективного заряда ядра электрона (Z eff или Z *) используется следующее уравнение, предложенное Слэтером:
Z * = Z - S
Z * относится к эффективному заряду ядра.
Z - количество протонов, присутствующих в ядре атома (или атомный номер).
S - это среднее количество электронов, которые находятся между ядром и исследуемым электроном (количество электронов, не являющихся валентными).
Эффективный ядерный заряд калия
Это означает, что, имея 19 протонов в ядре, его ядерный заряд равен +19. Когда мы говорим о нейтральном атоме, это означает, что он имеет одинаковое количество протонов и электронов (19).
В этом порядке идей эффективный ядерный заряд калия вычисляется с помощью арифметической операции путем вычитания количества внутренних электронов из его ядерного заряда, как показано ниже:
(+19 - 2 - 8 - 8 = +1)
Другими словами, валентный электрон защищен 2 электронами с первого уровня (ближайшего к ядру), 8 электронов со второго уровня и еще 8 электронов с третьего и предпоследнего уровня; то есть эти 18 электронов оказывают экранирующий эффект, который защищает последний электрон от сил, действующих на него со стороны ядра.
Как видно, величина эффективного ядерного заряда элемента может быть установлена по его степени окисления. Следует отметить, что для конкретного электрона (на любом уровне энергии) расчет эффективного заряда ядра отличается.
Объяснение примеров эффективного ядерного заряда калия
Вот два примера для расчета эффективного заряда ядра, воспринимаемого данным валентным электроном на атоме калия.
- Во-первых, его электронная конфигурация выражается в следующем порядке: (1 s) (2 s, 2 p) (3 s, 3 p) (3 d) (4 s, 4 p) (4 d) (4 f ) (5 с, 5 с) и т. Д.
- Ни один электрон справа от группы (ns, np) не участвует в расчетах.
- Каждый электрон в группе (ns, np) дает 0,35. Каждый электрон уровня (n-1) дает 0,85.
- Каждый электрон уровня (n-2) или ниже дает 1,00.
- Когда защищенный электрон находится в группе (nd) или (nf), каждый электрон из группы слева от группы (nd) или (nf) дает 1,00.
Итак, расчет начинается:
Первый пример
В случае, когда единственный электрон во внешней оболочке атома находится на 4-с-орбитали, его эффективный ядерный заряд может быть определен следующим образом:
(1 с 2 ) (2 с 2 2 с 5 ) (3 с 2 3 с 6 ) (3 д 6 ) (4 с 1 )
Затем вычисляется среднее количество электронов, не принадлежащих внешнему уровню:
S = (8 х (0,85)) + (10 х 1,00)) = 16,80
Взяв значение S, переходим к вычислению Z *:
Z * = 19,00 - 16,80 = 2,20
Второй пример
Во втором случае единственный валентный электрон находится на 4-с-орбитали. Таким же образом можно определить его эффективный ядерный заряд:
(1 с 2 ) (2 с 2 2 с 6 ) (3 с 2 3 с 6 ) (3 д 1 )
Снова рассчитывается среднее количество невалентных электронов:
S = (18 х (1,00)) = 18,00
Наконец, со значением S мы можем вычислить Z *:
Z * = 19,00 - 18,00 = 1,00
вывод
Сравнивая предыдущие результаты, можно заметить, что электрон, находящийся на 4-секундной орбитали, притягивается к ядру атома силами, превышающими те, которые притягивают электрон, находящийся на 3-й орбитали. Следовательно, электрон на 4-х с орбитали имеет меньшую энергию, чем на 3-й орбитали.
Таким образом, делается вывод, что электрон может находиться на 4-х орбитали в основном состоянии, тогда как на 3-й орбитали он находится в возбужденном состоянии.
Ссылки
- Wikipedia. (2018). Wikipedia. Получено с en.wikipedia.org
- Чанг, Р. (2007). Химия. Девятое издание (McGraw-Hill).
- Сандерсон, Р. (2012). Химические связи и облигации Энергия. Восстановлено с books.google.co.ve
- Facer. Г. (2015). Edexcel Джорджа Фейса для студентов химии - книга 1. Получено с books.google.co.ve
- Рагхаван, PS (1998). Концепции и проблемы неорганической химии. Восстановлено с books.google.co.ve