כיצד לקבוע מטען גרעיני קבוע ויעיל?
ניתן להגדיר את המטען הגרעיני האפקטיבי כמטען הגרעיני בפועל (Z) פחות אפקט הסינון הנגרם על ידי האלקטרונים המתערבים בין הגרעין לאלקטרון הערכיות.
בהרבה אטומים, כל אלקטרון אמור לחוות פחות מהמטען הגרעיני בפועל בגלל מיגון או סינון על ידי האלקטרונים האחרים. עבור כל אלקטרון באטום, הכללים של סלייטר מספקים ערך לקבוע ההקרנה, המסומן על ידי σ.
(ב) חישוב מטען גרעיני יעיל וקבוע קבוע שנראה באלקטרון 3p בסיליקון.
ניתן להגדיר את המטען הגרעיני האפקטיבי כמטען הגרעיני בפועל (Z) פחות אפקט הסינון הנגרם על ידי האלקטרונים המתערבים בין הגרעין לאלקטרון הערכיות.
מטען גרעיני יעיל, Z * = Z - Σ איפה, Z = מספר אטומי, σ = קבוע מיגון או סינון.
כדי לחשב את המטען הגרעיני האפקטיבי (Z *) אנו זקוקים לערך קבוע ההקרנה (σ) אשר ניתן לחשב באמצעות הכללים הבאים.
- 1רשמו את התצורה האלקטרונית של האלמנט כפי שמוצג להלן.
- (1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d) (4f) (5s, 5p) (5d)...
- מלא את האלקטרונים על פי עקרון Aufbau.
- כל אלקטרונים מימין לאלקטרון המעניין אינם תורמים להגנת קבוע.
- קבוע המגן עבור כל קבוצה נוצר כסכום התרומות הבאות:
- אחד האלקטרונים האחרים באותה קבוצה שבה מגן האלקטרון מעניין בהיקף של 0,35 יחידות מטען גרעיניות למעט קבוצת 1s, שבה האלקטרון האחר תורם 0,30 בלבד.
- אם הקבוצה (n) היא מסוג [s, p], כמות של 0,85 מכל אלקטרון בקליפה (n-1) וכמות של 1,00 עבור כל אלקטרון מ- (n-2) ומטה קונכיות מתווספות לקבוע המגן.
- אם הקבוצה היא מסוג [d] או [f], כמות של 1,00 לכל אלקטרון מכל השאר שנותר למסלול ההוא.
- 2לדוגמא: (א) לחשב מטען גרעיני יעיל בחנקן לאלקטרון 2p.
- תצורה אלקטרונית- (1s 2) (2s 2, 2p 3).
- קבוע הקרנה, σ = (0,35 × 4) + (0,85 × 2) = 3,10
- מטען גרעיני יעיל, Z * = Z - σ = 7 - 3,10 = 3,90
- 3(ב) חישוב מטען גרעיני יעיל וקבוע קבוע שנראה באלקטרון 3p בסיליקון.
- תצורה אלקטרונית- (1s 2) (2s 2, 2p 6) (3s 2, 3p 2).
- σ = (0,35 × 3) + (0,85 × 8) + (1 × 2) = 9,85
- Z * = Z - σ = 14 - 9,85 = 4,15
- 4(ג) חישוב מטען גרעיני יעיל באבץ לאלקטרון 4 ואלקטרון תלת-ממדי.
- תצורה אלקטרונית- (1s 2) (2s 2, 2p 6) (3s 2, 3p 6) (3d 10) (4s 2).
- עבור אלקטרון 4S,
- σ = (0,35 × 1) + (0,85 × 18) + (1 × 10) = 25,65
- Z * = Z - σ = 30 - 25,65 = 4,35
- לאלקטרון תלת-ממדי,
- σ = (0,35 × 9) + (1 × 18) = 21,15
- Z * = Z - σ = 30 - 21,15 = 8,85
- 5(ד) חישוב מטען גרעיני יעיל באחד מאלקטרון 6s בטונגסטן. (בשעה מס '= 74)
- תצורה אלקטרונית- (1s 2) (2s 2, 2p 6) (3s 2, 3p 6) (4s 2, 4p 6) (3d 10) (4f 14) (5s 2, 5p 6) (5d 4), (6s 2)
- σ = (0,35 × 1) + (0,85 × 12) + (1 × 60) = 70,55
- Z * = Z - σ = 74 - 70,55 = 3,45
- קרא על אפקט מיגון, סינון מטען גרעיני קבוע ויעיל, שלטון סלייטר וכו '.
- אם יש רק אלקטרון אחד במסלול לא יהיה שום אפקט סינון. שוב, אם מספר האלקטרונים הנוכחי הוא מספר אי זוגי, אז גרע אחד כדי להשיג את הכמות בפועל שיש להכפיל כדי לקבל את אפקט ההקרנה.
- למרות שחוקים אלה עשויים להראות מבלבלים, כתיבת התצורה האלקטרונית הנכונה תעזור להבטיח הצלחה.
קרא גם: איך עושים פיצוץ?
שאלות ותשובות
- מהי השפעת הסינון של ארגון?אפקט ההקרנה הוא 11,25. ככל שמספר האטום עולה, קבוע ההקרנה גדל והשפעת ההקרנה פוחתת.
- האם מטען גרעיני יעיל זהה לכל האלקטרונים הקיימים באטום?לא. לאלקטרונים הפנימיים פחות סיכוך ואילו לאלקטרונים החיצוניים יש יותר סיכוך, ומכאן שהמטען הגרעיני האפקטיבי שונה ממסלול למסלול. עם זאת, לכל האלקטרונים באותו מסלול יש אותו מטען גרעיני יעיל.
- מהו המטען הגרעיני היעיל שמרגיש אלקטרון של נתרן?עליכם לציין את המסלול ל- Zeff של האלקטרון במסלול ההוא. המטען הגרעיני היעיל שונה עבור אלקטרונים במסלולים שונים וברמות אנרגיה שונות.
- מהו קבוע ההקרנה של אלקטרון 4s של אשלגן?מספר אטומי = 19. אפקט הקרנה של 4s = 0 × 0,35 + 8 × 0,85 + 10 × 1 = 0 + 6,8 + 10 = 16,8. כאלקטרון 4s יש רק אלקטרון אחד, כך 0 × 0,35. ואז ל- 3s3p יש 8 אלקטרונים, אז 8 × 0,85. 1s 2s2p כולל 10 אלקטרונים, אז 10 × 1. עכשיו שלושת אלה מתווספים.
- מדוע המטען הגרעיני בפועל של אלמנט שונה מהמטען הגרעיני התיאורטי?מטען גרעיני הוא המטען הקיים בתוך גרעין, בגלל הפרוטונים. לדוגמא, לאטום פחמן יש מטען גרעיני. מטען יוני הוא המטען הנובע מרווח או אובדן של אלקטרונים במעטפת הערכיות. לכן, ליון הנתרן יש מטען יוני (בגלל אובדן של אלקטרון ערכיות אחד).
- מהו אפקט ההקרנה של Fe במעטפת 4S?מספר אטומי = 26. נוסחה עבור S & P - אלקטרונים: Sigma = (n-1) * 0,35 + (n ') * 0,85 + (n ") * 1. (2-1) * 0,35 + 14 * 0,85 + 10 * 1 = 23,25. זף = 26-23,25 = 2,75.
- מהו קבוע ההקרנה של אלקטרון 1s?קבוע ההקרנה מוגדר כמידת ההגנה. בשנת 1, אין מסלול אחר שיכול להגן, ולכן עבור מינים אלקטרוניים מונו, z * = z. לדוגמה, H = 1s (1), Z = 1, z * = 1
- כיצד אוכל לקבוע את המטען הגרעיני היעיל עבור 2p בנתרן?המטען הגרעיני האפקטיבי עבור כל תת-מעטפה הוא המטען החיובי הכולל של הגרעין פחות המטען השלילי הכולל של מעטפות המשנה הקודמות. לדוגמא, המטען הגרעיני האפקטיבי במסלול 2p בנתרן יהיה 7, מכיוון שהמטען הגרעיני הכולל הוא 11, אך 4 האלקטרונים במסלול האורביטלי 1 ו- 2 אור 4 מובילים למטען גרעיני יעיל של 7.
שאלות ללא מענה
- מדוע בנזן יציב מאוד למרות רמה גבוהה של בלתי רוויה?
- כיצד מחשבים את המטען הגרעיני היעיל של אלקטרוני הערכיות באטום מגנזיום כאשר Z = 12?
- מהו המטען הגרעיני היעיל של אלקטרון 4s באשלגן?
- כיצד אוכל לחשב מטען גרעיני יעיל?
- כיצד אוכל לחשב את המטען הגרעיני היעיל של אלקטרון 4s באשלגן?
