Ефективна ядрена такса от калий: какво се състои (с примери)

Ефективното натоварване с ядрен калий е +1. Ефективният ядрен заряд е общият положителен заряд, който електрон, който принадлежи на атом с повече от един електрон. Терминът "ефективен" описва екраниращия ефект, упражняван от електроните близо до ядрото, от неговия отрицателен заряд, за да защити електрони от по-високи орбитали.

Това свойство има пряка връзка с други характеристики на елементите, като техните атомни размери или тяхното разположение за образуване на йони. По този начин понятието за ефективен ядрен заряд осигурява по-добро разбиране на последствията от защитата, присъстваща в периодичните свойства на елементите.

Освен това, в атомите, които имат повече от един електрон - т.е. в полиелектронните атоми - съществуването на екраниране на електроните води до намаляване на електростатичните сили на привличане между протоните (положително заредени частици) на ядрото на атома. и електроните във външните нива.

За разлика от това, силата, с която електроните отблъскват атомите, считани за полиелектроника, противодействат на ефектите на силите на привличане, упражнявани от ядрото върху тези частици с противоположен заряд.

Какъв е ефективният ядрен заряд?

Когато той е атом, който има само един електрон (водороден тип), този единствен електрон възприема нетния положителен заряд на ядрото. От друга страна, когато един атом има повече от един електрон, привличането на всички външни електрони към ядрото се изпитва и едновременно с това се отблъсква между тези електрони.

Като цяло се казва, че колкото по-голям е ефективният ядрен заряд на даден елемент, толкова по-големи са атрактивните сили между електроните и ядрото.

По същия начин, колкото по-голям е този ефект, толкова по-ниска е енергията, принадлежаща на орбитата, където се намират тези външни електрони.

За повечето от елементите на основната група (наричани още 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 Slater:

Z * = Z - S

Z * се отнася до ефективния ядрен заряд.

Z е броят на протоните, налични в ядрото на атома (или атомния номер).

S е средният брой на електроните, които са между ядрото и изучаващия се електрон (брой на електроните, които не са валентност).

Ефективно натоварване с ядрен калий

Горното предполага, че с 19 протона в ядрото си, ядреният й заряд е +19. Когато говорим за неутрален атом, това означава, че той има същия брой протони и електрони (19).

В този ред на идеи имаме, че ефективният ядрен заряд на калия се изчислява чрез аритметична операция, като се изважда броят на вътрешните електрони от неговия ядрен заряд, както е посочено по-долу:

(+19 - 2 - 8 - 8 = +1)

С други думи, валентният електрон е защитен от 2 електрона от първото ниво (най-близо до ядрото), 8 електрона от второ ниво и 8 електрона от третото и предпоследното ниво; тези 18 електрона упражняват защитен ефект, който предпазва последния електрон от силите, упражнени от ядрото върху него.

Както може да се види, стойността на ефективния ядрен заряд на даден елемент може да се установи чрез неговия окислителен номер. Трябва да се отбележи, че за конкретен електрон (при всяко енергийно ниво) изчисляването на ефективния ядрен заряд е различно.

Обяснени са примери за ефективно натоварване с ядрен калий

По-долу са дадени два примера за изчисляване на ефективния ядрен заряд, възприет от валентен електрон, определен в 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.

- Електронът отдясно на групата (n s, n p ) не допринася за изчислението.

- Всеки електрон в групата (n s, n p ) допринася с 0, 35. Всеки електрон от нивото (n-1) допринася с 0.85.

- Всеки електрони на ниво (n-2) или по-ниско допринасят за 1.00.

- Когато защитеният електрон е в група (n d ) или (n f ), всеки електрон в група вляво от групата (n d ) или (n f ) допринася за 1, 00.

Така започва изчислението:

Първи пример

В случай, че единственият електрон от най-външния слой на атома е в 4 s орбиталата, неговият ефективен ядрен заряд може да се определи, както следва:

(1 s 2) (2 s 22 p 5) (3 s 23 p 6) (3 d 6) (4 s 1)

След това се изчислява средната стойност на електроните, които не принадлежат на най-външното ниво:

S = (8 х (0.85)) + (10 х 1.00) = 16.80

Като имаме стойността на S, продължаваме да изчисляваме Z *:

Z * = 19.00 - 16.80 = 2.20

Втори пример

В този втори случай единственият валентен електрон се намира в 4 s орбиталата . Можете да определите ефективния си ядрен заряд по същия начин:

(1 s 2) (2 s 22 p 6) (3 s 23 p 6) (3 d 1)

Отново се изчислява средната стойност на невалентни електрони:

S = (18 х (1, 00)) = 18, 00

Накрая, със стойността на S, можем да изчислим Z *:

Z * = 19.00 - 18.00 = 1.00

заключение

Сравнявайки предишните резултати, може да се види, че електронът, намиращ се в 4- ята орбитала, е привлечен от ядрото на атома чрез сили, по-големи от тези, които привличат електрона, разположен в 3 d орбитала. Следователно, електрона в 4 s орбиталата има по-ниска енергия от тази на 3 d орбитала.

Така се прави заключението, че един електрон може да бъде разположен в орбиталата 4 s в неговото основно състояние, докато в 3 d орбиталата е в възбудено състояние.