Jaa:
Tehokas ydinkuormituskonsepti, miten lasketaan ja esimerkkejä
tehokas ydinvoima (Zef) on ydin kohdistama voima mihin tahansa elektroniin sen jälkeen, kun seulonnan ja tunkeutumisen vaikutukset ovat vähentyneet. Jos tällaisia vaikutuksia ei olisi, elektronit tuntisivat todellisen ydinvoiman Z: n houkuttelevan voiman.
Alemmassa kuvassa on Bohrin atomimalli fiktiiviselle atomille. Sen ytimessä on ydinvaraus Z = + n, joka houkuttelee kiertävät elektronit (siniset ympyrät). Voidaan nähdä, että kaksi elektronia ovat kiertoradalla lähempänä ydintä, kun taas kolmas elektroni on suurempi etäisyys tästä.
Kolmas elektronirata kiertää kahden muun elektronin sähköstaattisia tukoksia, joten ydin houkuttelee sen vähemmän voimaa; eli ydin-elektroni-vuorovaikutus vähenee kahden ensimmäisen elektronin suojauksen seurauksena.
Sitten ensimmäiset kaksi elektronia tuntevat latauksen houkuttelevaa voimaa + n, mutta kolmas kokemus on sen sijaan tehokas ydinvaraus + (n-2).
Mainittu Zef olisi kuitenkin pätevä vain, jos kaikkien elektronien etäisyys (säde) olisi aina vakio ja määritetty, ja ne asettivat negatiiviset varaukset (-1).
indeksi
- 1 Käsite
- 1.1 Läpäisevyys ja seulontavaikutukset
- 2 Miten se lasketaan?
- 2.1 Slaterin sääntö
- 3 Esimerkkejä
- 3.1 Määritä zef berylliumin 2s2-kiertoradan elektronien osalta
- 3.2 Määritä fosforin 3 kiertoradalla olevien elektronien Zef
- 4 Viitteet
käsite
Protonit määrittelevät kemiallisten elementtien ytimet ja elektronit niiden identiteetin joukossa ominaisuuksia (jaksollisen taulukon ryhmät).
Protonit lisäävät ydinvarastoa Z nopeudella n + 1, joka kompensoidaan lisäämällä uusi elektroni atomin stabiloimiseksi.
Kun protonien määrä kasvaa, ydin on "peitetty" dynaamisella elektronien pilvellä, jossa alueet, joiden läpi ne kiertävät, määritellään aaltofunktioiden säteittäisten ja kulmaosien todennäköisyysjakauman ( orbitaalit).
Tästä lähestymistavasta, elektroni kiertoradalla määritellyllä alueella tilaa ytimen ympärille, mutta, kuten terät pyörivän tuulettimen nopeasti häivyttää muodoista tunnetaan silmäkuopan s, s, d ja f.
Tästä syystä elektronin negatiivinen varaus -1 jakautuu alueille, jotka tunkeutuvat orbitaaleihin; Mitä suurempi läpäisevä vaikutus on, sitä suurempi on tehokas ydinvaraus, jonka elektroni kokee kiertoradalla.
Läpäisevyys ja seulontavaikutukset
Edellisen selityksen mukaan sisäkerrosten elektronit eivät osoita -1: n varausta elektronien stabilisoivaan repulsioon ulkokerroksista.
Kuitenkin tämä ydin (aiemmin elektronien täyttämät kerrokset) toimii "seinänä", joka estää ytimen houkuttelevan voiman päästä ulompiin elektroneihin.
Tätä kutsutaan näytön vaikutukseksi tai seulontatoimeksi. Myöskään kaikilla ulkokerrosten elektroneilla ei ole saman suuruisia vaikutuksia; esimerkiksi jos he käyttävät orbitaalia, jolla on korkea tunkeutuva merkki (eli se kulkee hyvin lähellä ydintä ja muita orbitaaleja), niin se tuntuu suuremmalta Zefiltä.
Tämän seurauksena näihin Zefiin perustuvissa energiasäästöissä on orbitaalien energiasäästöjärjestys Tämä tarkoittaa, että 2p-kiertoradalla on suurempi energia (vähemmän vakiintunut ydinvaraus) kuin 2s-kiertoradalla. Mitä heikompi orbitaalin tunkeutumisen vaikutus, sitä pienempi seulovaikutus muille ulkoisille elektroneille. D ja f orbitaalit osoittavat monia reikiä (solmuja), joissa ydin houkuttelee muita elektroneja. Jos oletetaan, että negatiiviset maksut sijaitsevat, kaavan laskeminen Zef: n laskemiseksi mihin tahansa elektroniin on: Zef = Z - σ Mainitussa kaavassa σ on ytimen elektronien määrittämä suojausvakio. Tämä johtuu siitä, että syrjäisimmät elektronit eivät teoriassa edistä sisäisten elektronien suojausta. Toisin sanoen, 1s2 Suojaa elektronit 2s1, mutta 2s1 ei suojaa Z - 1s: n elektroneja2. Jos Z = 40, unohdetaan mainitut vaikutukset, viimeinen elektroni kokee Zef: n, joka on yhtä suuri kuin 1 (40-39). Slaterin sääntö on hyvä lähentyminen atomien elektronien Zef-arvoista. Voit käyttää sitä seuraavien ohjeiden mukaan: 1- atomin (tai ionin) elektroninen kokoonpano on kirjoitettava seuraavasti: (1s) (2s 2p) (3s 3p) (3d) (4s 4p) (4d) (4f) ... 2 - Tarkasteltavan henkilön oikealla puolella olevat elektronit eivät edistä suojausvaikutusta. 3 - Sama ryhmään kuuluvat (suluilla merkittyjä) elektroneja maksavat 0,35 elektronin varausta, ellei se ole ryhmä 1s, joka on paikallaan 0,30. 4- Jos elektroni on a tai p orbitaali, kaikki n-1-orbitaalit vaikuttavat 0,85 ja kaikki orbitaalit n-2 yksikköön. 5- Jos elektroni on orbitaalinen d tai f, kaikki vasemmanpuoleiset osallistuvat yhteen yksikköön. Slaterin esitystavan jälkeen Be: n (Z = 4) elektroninen konfiguraatio on: (1s2) (2s22p0) Kuten orbitaalissa on kaksi elektronia, joista yksi edistää toisen suojausta, ja 1s: n kiertorata on ns: n 2s-kiertoradalla. Tämän jälkeen algebrallisen summan kehittäminen on seuraava: (0,35) (1) + (0,85) (2) = 2,05 0,35 tuli 2s-elektronista ja 0,85 kahdesta elektronista 1-luvulta. Nyt, kun käytät Zefin kaavaa: Zef = 4 - 2,05 = 1,95 Mitä tämä tarkoittaa? Se tarkoittaa, että elektronit 2s: n kiertoradalla2 he kokevat maksun +1,95, joka houkuttelee heidät ytimeen, eikä varsinainen maksu +4. Jatka kuten edellisessä esimerkissä: (1s2) (2s22p6) (3s23p3) Nyt algebrallinen summa kehitetään määrittämään σ: (, 35) (4) + (0,85) (8) + (1) (2) = 10,2 Zef on siis ero σ: n ja Z: n välillä: Zef = 15-10,2 = 4,8 Lopuksi, uusimmat 3p-elektronit3 He kokevat maksun kolme kertaa vähemmän vahvana kuin todellinen. On myös huomattava, että tämän säännön mukaan 3s elektronit2 koe sama Zef, tulos, joka voisi herättää epäilyksiä. Slater-sääntöön on kuitenkin tehty muutoksia, jotka auttavat lähentämään todellisten laskennallisia arvoja.Miten se lasketaan?
Slaterin sääntö
esimerkit
Määritä Zef 2s: n orbitaalisten elektronien osalta2 berylliumissa
Määritä 3p-kiertoradalla olevien elektronien Zef3 fosforia
viittaukset