- Какъв е ефективният ядрен заряд?
- Ефективен ядрен заряд на калий
- Обяснени са примери за ефективен ядрен заряд на калий
- Първи пример
- Втори пример
- заключение
- Препратки
На ефективна ядрена заряд на калиев е едно. Ефективният ядрен заряд е общият положителен заряд, възприет от електрон, принадлежащ на атом с повече от един електрон. Терминът "ефективен" описва екраниращия ефект, който електроните упражняват близо до ядрото, от отрицателния им заряд, за да защитят електроните от по-високи орбитали.
Това свойство е пряко свързано с други характеристики на елементите, като например атомните им размери или тяхното разположение да образуват йони. По този начин понятието за ефективен ядрен заряд осигурява по-добро разбиране на последиците от защитата, налична върху периодичните свойства на елементите.
В допълнение, в атоми, които имат повече от един електрон - това е в полиелектронните атоми - наличието на екранирането на електроните води до намаляване на електростатичните атрактивни сили, съществуващи между протоните (положително заредени частици) на ядрото на атома. и електрони на външни нива.
За разлика от тях силата, с която електроните се отблъскват взаимно в полиелектронните атоми, противодейства на ефекта на атрактивните сили, упражнявани от ядрото върху тези противоположно заредени частици.
Какъв е ефективният ядрен заряд?
Когато става дума за атом, който има само един електрон (тип водород), този единичен електрон възприема нетния положителен заряд на ядрото. Напротив, когато един атом има повече от един електрон, той изпитва привличането на всички външни електрони към ядрото и едновременно с това отблъскването между тези електрони.
Най-общо се казва, че колкото по-голям е ядреният заряд на даден елемент, толкова по-големи са привлекателните сили между електроните и ядрото.
По същия начин, колкото по-голям е този ефект, толкова по-ниска е енергията, принадлежаща на орбиталата, където се намират тези външни електрони.
За повечето основни елементи от групата (наричани също представителни елементи) това свойство се увеличава отляво надясно, но намалява отгоре надолу в периодичната таблица.
За да се изчисли стойността на ефективния ядрен заряд на електрон (Z eff или Z *), се използва следното уравнение, предложено от Слейтър:
Z * = Z - S
Z * се отнася до ефективния ядрен заряд.
Z е броят на протоните, присъстващи в ядрото на атома (или атомното число).
S е средният брой електрони, които са между ядрото и електрона, който се изследва (брой електрони, които не са валентни).
Ефективен ядрен заряд на калий
Това означава, че като има 19 протона в ядрото си, ядреният му заряд е +19. Тъй като говорим за неутрален атом, това означава, че той има същия брой протони и електрони (19).
В този ред на идеи, ефективният ядрен заряд на калий се изчислява чрез аритметична операция, като се извади броят на вътрешните електрони от ядрения му заряд, както е изразено по-долу:
(+19 - 2 - 8 - 8 = +1)
С други думи, валентният електрон е защитен от 2 електрона от първо ниво (този, който е най-близо до ядрото), 8 електрона от второто ниво и още 8 електрона от третото и предпоследното ниво; т. е. тези 18 електрона упражняват екраниращ ефект, който защитава последния електрон от силите, упражнявани от ядрото върху него.
Както се вижда, стойността на ефективния ядрен заряд на даден елемент може да бъде определена чрез неговото окислително число. Трябва да се отбележи, че за конкретен електрон (на всяко енергийно ниво) изчисляването на ефективния ядрен заряд е различно.
Обяснени са примери за ефективен ядрен заряд на калий
Ето два примера за изчисляване на ефективния ядрен заряд, възприет от даден валентен електрон на калиев атом.
- Първо, неговата електронна конфигурация се изразява в следния ред: (1 s) (2 s, 2 p) (3 s, 3 p) (3 d) (4 s, 4 p) (4 d) (4 f) (5 s, 5 p) и т.н.
- Нито един електрон вдясно от групата (ns, np) не допринася за изчисляването.
- Всеки електрон в групата (ns, np) допринася 0,35. Всеки електрон от (n-1) ниво допринася 0,85.
- Всеки електрон от ниво (n-2) или по-ниско допринася 1,00.
- Когато защитен електрон е в група (nd) или (nf), всеки електрон от групата вляво от групата (nd) или (nf) допринася 1.00.
Така изчислението започва:
Първи пример
В случай, че единственият електрон в най-външната обвивка на атома е в орбитала от 4 s, неговият ефективен ядрен заряд може да се определи, както следва:
(1 s 2) (2 s 2 2 p 5) (3 s 2 3 p 6) (3 d 6) (4 s 1)
След това се изчислява средният брой електрони, които не принадлежат към най-външното ниво:
S = (8 x (0.85)) + (10 x 1.00)) = 16.80
Приемайки стойността на S, пристъпваме към изчисляване на Z *:
Z * = 19,00 - 16,80 = 2,20
Втори пример
Във втория случай единственият валентен електрон е в орбитала 4 s. Ефективният му ядрен заряд може да бъде определен по същия начин:
(1 s 2) (2 s 2 2 p 6) (3 s 2 3 p 6) (3 d 1)
Отново се изчислява средният брой невалентни електрони:
S = (18 x (1.00)) = 18.00
И накрая, със стойността на S, можем да изчислим Z *:
Z * = 19,00 - 18,00 = 1,00
заключение
Правейки сравнение на предишните резултати, може да се отбележи, че електронът, присъстващ в орбиталата 4 s, се привлича към ядрото на атома със сили, по-големи от тези, които привличат електрона, който се намира в 3 d орбитала. Следователно електронът в 4-орбиталата има по-ниска енергия от тази в 3-орбиталната.
Така се прави изводът, че един електрон може да бъде разположен в орбиталата 4 s в своето основно състояние, докато в орбитала 3 d той е във възбудено състояние.
Препратки
- Wikipedia. (2018). Wikipedia. Възстановено от en.wikipedia.org
- Chang, R. (2007). Химия. Девето издание (McGraw-Hill).
- Sanderson, R. (2012). Химически връзки и енергия на облигации. Възстановени от books.google.co.ve
- Облицовъчен материал. Г. (2015). Студентът по химия на George Facer Edexcel A Level - Книга 1. Възстановена от books.google.co.ve
- Raghavan, PS (1998). Понятия и проблеми в неорганичната химия. Възстановени от books.google.co.ve