Sådan beregnes effektiv nukleær ladning

Effektiv nuklearladning refererer til ladningen, der følges af de yderste (valens) elektroner af et multi-elektronatom, idet der tages hensyn til antallet af afskærmningselektroner, som omgiver kernen. Formlen til beregning af den effektive nukleare ladning for en enkelt elektron er "Zeff = Z - S", hvor Zeff
er den effektive nukleare ladning, Z er antallet af protoner i kernen, og S er gennemsnittet mængden af ​​elektrontæthed mellem kernen og den elektron, som du løser.

Som eksempel kan du bruge denne formel til at finde den effektive nukleare ladning for en elektron i lithium, specielt "2s" elektronen.

TL; DR (for længe, ​​ikke læst)

Beregningen for effektiv nuklear ladning er Zeff = Z - S. Zeff er den effektive ladning, Z er atomnummeret, og S er ladningsværdien fra Slaters regler.

Find Z: Atomnummer

Bestem værdien af ​​Z. Z er antallet af protoner i atomets kernen, som bestemmer kernens positive oplade. Antallet af protoner i kernen i et atom er også kendt som atomnummeret, som kan findes på det periodiske elementets tabel.

I eksemplet er værdien af ​​Z for lithium 3.

Find S: Slater's Rules

Find værdien af ​​S ved at bruge Slater's Rules, som giver numeriske værdier for det effektive nukleare ladningskoncept. Dette kan opnås ved at skrive elementets elektronkonfiguration i følgende rækkefølge og grupperinger: (1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d), (4f), ( 5s, 5p), (5d), (5f) osv. Tallene i denne konfiguration svarer til elektronernes skalniveau i atomet (hvor langt væk er elektronerne fra kernen) og bogstaverne svarer til den givne form af en elektronens kredsløb. I forenklede udtryk er "s" en sfærisk orbitalform, "p" ligner en figur 8 med to lober, "d" ligner en figur 8 med en donut omkring midten, og "f" ligner to figurer 8s, der halverer hinanden .

I eksemplet har lithium tre elektroner, og elektronkonfigurationen ser sådan ud: (1s) 2, (2s) 1, hvilket betyder at der er to elektroner på det første skallniveau, begge med sfæriske orbitalformer, og en elektron (fokus på dette eksempel) på det andet skalniveau, også med en sfærisk form.

Find S: Tilordne elektronværdier

Tildele en værdi til elektronerne ifølge deres skal niveau og orbital form. Elektroner i en "s" eller "p" kredsløb i samme skal som den elektron, som du løser bidrager med 0,35, elektroner i en "s" eller "p" kredsløb i skallen, et energiniveau lavere bidrager med 0,85 og elektroner I et "s" eller "p" kredsløb i skaller er to energiniveauer og lavere bidrag 1. Elektroner i en "d" eller "f" -skifte i samme skal som den elektron, som du beregner, bidrager med 0,35 og elektroner i et "d" eller "f" kredsløb på alle lavere energiniveauer bidrager 1. Elektroner i skaller højere end den elektron, som du løser, bidrager ikke til afskærmning.

I eksemplet er der to elektroner i skallen er der et energiniveau lavere end elektronens skal, som du løser, og de har begge "s" orbitaler. Ifølge Slater's Rules bidrager disse to elektroner hver med 0,85. Indtast ikke værdien for den elektron, som du løser.

Find S: Tilføj værdier Sammen

Beregn værdien af ​​S ved at sammenføje de tal, du har tildelt hver elektron ved hjælp af Slaters Regler .

For vores eksempel er S lig med .85 + .85 eller 1.7 (summen af ​​værdierne for de to elektroner vi tæller)

Træk S fra Z

Træk S fra Z for at finde den effektive nukleare ladning, Zeff.

I eksemplet ved anvendelse af et lithiumatom er Z lig med 3 (atomnummeret lithium) og S er lig med 1,7. Ved at ændre variablerne i formlen til de korrekte værdier for eksemplet bliver det Zeff = 3 - 1,7. Værdien af ​​Zeff
(og dermed den effektive nukleare ladning af 2s-elektronen i et lithiumatom) er 1,3.