Sådan beregnes effektiv nuklear opladning

Effektiv nuklear ladning henviser til den ladning, der føles ved de yderste (valens) elektroner i et multielektronatom, når der er taget hensyn til antallet af afskærmningselektroner, der omgiver kernen. Formlen til beregning af den effektive atomladning for en enkelt elektron er "Zeff \u003d Z - S", hvor Zeff er den effektive atomladning, Z er antallet af protoner i kernen, og S er gennemsnittet mængde elektrontæthed mellem kernen og det elektron, som du løser.

Som eksempel kan du bruge denne formel til at finde den effektive atomladning for et elektron i lithium, specifikt "2s" -elektronet.

TL; DR (for lang; læste ikke)

Beregningen for effektiv nuklearladning er Zeff \u003d Z - S. Zeff er den effektive ladning, Z er atomnummeret, og S er ladningsværdien fra Slater's regler.

1. Find Z: Atomnummer -
   

   Bestem værdien af Z. Z er antallet af protoner i atomens kerne. , der bestemmer kernens positive ladning. Antallet af protoner i atomens kerne er også kendt som atomnummeret, som kan findes på den periodiske tabel med elementer.
   

   I eksemplet er værdien af Z for lithium 3.
   

2. Find S: Slater's regler
   
   

   Find værdien af S ved hjælp af Slater's regler, som giver numeriske værdier for det effektive koncept med nuklear ladning. Dette kan opnås ved at udskrive elektronkonfigurationen af elementet 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 skalniveauet for elektronerne i atomet (hvor langt væk elektronerne er fra kernen) og bogstaverne svarer til den givne form af en elektrons kredsløb. I forenklede termer er "s" en sfærisk orbitalform, "p" ligner en figur 8 med to fliser, "d" ligner en figur 8 med en doughnut omkring midten, og "f" ligner to figur 8s, der halverer hinanden .
   

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

3. Find S: Tildel elektronværdier
   
   

   Tildel en værdi til elektronerne i henhold til til deres skalniveau og orbitalform. " kredsløb i samme skal som det elektron, som du løser, bidrager med 0,35, elektroner i et "s" eller "p" kredsløb i skallen, et energiniveau lavere bidrager med 0,85, og elektroner i en "s" eller "p" orbital i skaller to energiniveauer og lavere bidrager 1. Elektroner i en "d" eller "f" orbital i samme skal som det elektron, som du beregner, bidrager med 0,35, og elektroner i en "d" eller "f" orbital i alle lavere energiniveauer bidrager med 1. Elektroner i skaller, der er højere end det elektron, som du løser, bidrager ikke til afskærmning.
   

   I eksemplet er der to elektroner i skallen, der er et energiniveau lavere end skallen på det elektron, som du løser, og de har begge "s" orbitaler. I henhold til Slater's regler bidrager disse to elektroner hver med 0,85. Inkluder ikke værdien for det elektron, som du løser, for.
   

4. Find S: Tilføj værdier sammen
   
   

   Beregn værdien af S ved at tilføje de numre, du har tildelt hvert elektron ved hjælp af Slater's regler.
   

   For vores eksempel er S lig med 0,85 + 0,85, eller 1,7 (summen af værdierne for de to elektroner, vi tæller)
   

5. Trækker S fra Z
   
   

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

   I eksemplet med et lithiumatom er Z lig med 3 (det atomære antal litium) og S er lig med 1,7. Ved at ændre variablerne i formlen til de korrekte værdier for eksemplet, bliver det Zeff \u003d 3 - 1,7. Værdien af Zeff
   (og dermed den effektive atomladning af 2'-elektronet i et lithiumatom) er 1,3.