EFEKTYVUS KALIO BRANDUOLINIS UŽTAISAS: KOKS JIS YRA, IR PAVYZDŽIAI - CHEMIJA - 2025

Veiksmingas branduolinio mokestis kalio yra 1. Efektyvusis branduolinis krūvis yra visas teigiamas krūvis, kurį suvokia elektronas, priklausantis atomui, turinčiam daugiau nei vieną elektroną. Terminas „efektyvus“ apibūdina ekrano efektą, kurį elektronai daro šalia branduolio, nuo neigiamo krūvio, kad apsaugotų elektronus nuo aukštesnių orbitų.

Ši savybė yra tiesiogiai susijusi su kitomis elementų savybėmis, tokiomis kaip jų atominiai matmenys arba jų pasiskirstymas į jonus. Tokiu būdu efektyvaus branduolinio užtaiso sąvoka leidžia geriau suprasti esamos apsaugos padarinius periodinėms elementų savybėms.

Be to, atomuose, turinčiuose daugiau nei vieną elektroną, t. Y. Polioelektroniniuose atomuose, dėl elektronų ekrano buvimo sumažėja elektrostatinės patraukliosios jėgos, egzistuojančios tarp atomo branduolio protonų (teigiamai įkrautų dalelių). ir elektronai išoriniuose lygiuose.

Priešingai, jėga, kuria elektronai atstumia vienas kitą polioelektroniniuose atomai, neutralizuoja patrauklių jėgų, kurias branduolys daro šioms priešingai įkrautoms dalelėms, poveikį.

Koks yra efektyvus branduolinis užtaisas?

Kalbant apie atomą, turintį tik vieną elektroną (vandenilio tipą), šis vienas elektronas suvokia grynąjį teigiamą branduolio krūvį. Priešingai, kai atomas turi daugiau nei vieną elektroną, jis patiria visų išorinių elektronų pritraukimą į branduolį ir tuo pačiu atstumą tarp šių elektronų.

Apskritai sakoma, kad kuo efektyvesnis elemento branduolinis krūvis, tuo didesnės patraukliosios jėgos yra tarp elektronų ir branduolio.

Panašiai, kuo didesnis šis poveikis, tuo mažesnė energija priklauso orbitai ten, kur yra šie išoriniai elektronai.

Daugeliui pagrindinių grupės elementų (dar vadinamų reprezentaciniais elementais) ši savybė didėja iš kairės į dešinę, bet periodinėje lentelėje mažėja iš viršaus į apačią.

Norint apskaičiuoti elektrono efektyviojo branduolinio krūvio vertę (Z _eff arba Z *), naudojama ši Slaterio pasiūlyta lygtis:

Z * = Z - S

Z * reiškia efektyvų branduolinį užtaisą.

Z yra protono, esančio atomo branduolyje, skaičius (arba atomo skaičius).

S yra vidutinis elektronų, esančių tarp branduolio ir tiriamo elektrono, skaičius (elektronų, kurie nėra valentingi, skaičius).

Efektyvus kalio branduolinis užtaisas

Tai reiškia, kad branduolyje, turinčiame 19 protonų, jo branduolinis krūvis yra +19. Kalbant apie neutralų atomą, tai reiškia, kad jame yra vienodas protonų ir elektronų skaičius (19).

Šia idėjų tvarka efektyvusis kalio branduolinis krūvis apskaičiuojamas aritmetiniu būdu, atimant iš jo branduolinio krūvio vidinių elektronų skaičių, kaip nurodyta toliau:

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

Kitaip tariant, valentinį elektroną apsaugo 2 elektronai nuo pirmojo lygio (vienas arčiausiai branduolio), 8 elektronai iš antrojo lygio ir dar 8 elektronai iš trečiojo ir priešpaskutinio lygio; tai yra, šie 18 elektronų daro ekrano efektą, kuris apsaugo paskutinį elektroną nuo jėgų, kuriuos daro branduolys ant jo.

Kaip matyti, elemento efektyviojo branduolinio krūvio vertė gali būti nustatyta pagal jo oksidacijos skaičių. Reikėtų pažymėti, kad konkrečiam elektronui (esant bet kokiam energijos lygiui) efektyvaus branduolinio krūvio apskaičiavimas skiriasi.

Paaiškinti efektyvaus kalio branduolinio krūvio pavyzdžiai

Čia yra du pavyzdžiai, kaip apskaičiuoti efektyvųjį branduolio krūvį, kurį suvokia duotas valentinis elektronas ant kalio atomo.

- Pirma, jo elektroninė konfigūracija išreiškiama tokia tvarka: (1 s) (2 s, 2 p) (3 s, 3 p) (3 d) (4 s, 4 p) (4 d) (4 f) ) (5 s, 5 p) ir pan.

- Jokie elektronai dešinėje grupės pusėje (ns, np) neprisideda prie skaičiavimo.

- Kiekvienas grupės elektronas (ns, np) sudaro 0,35. Kiekvienas (n-1) lygio elektronas sudaro 0,85.

- Kiekvienas (n-2) ar žemesnio lygio elektronas įveda 1,00.

- Kai saugomas elektronas yra grupėje (nd) arba (nf), kiekvienas grupės elektronas, esantis kairėje grupės (nd) arba (nf), sudaro 1,00.

Taigi skaičiavimas prasideda:

Pirmas pavyzdys

Tuo atveju, kai vienintelis elektronas atokiausiame atomo apvalkale yra 4 s orbitoje, jo efektyvųjį branduolinį krūvį galima nustatyti taip:

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

Tada apskaičiuojamas vidutinis elektronų, nepriklausančių tolimiausiam lygiui, skaičius:

S = (8 x (0,85)) + (10 x 1,00)) = 16,80

Atsižvelgdami į S vertę, skaičiuojame Z *:

Z * = 19.00 - 16.80 = 2.20

Antras pavyzdys

Šiuo antruoju atveju vienintelis valentinis elektronas yra 4 s orbitoje. Jos efektyvus branduolinis užtaisas gali būti nustatomas tokiu pačiu būdu:

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

Vėl apskaičiuojamas vidutinis nevalentinių elektronų skaičius:

S = (18 x (1,00)) = 18,00

Pagaliau su S reikšme galime apskaičiuoti Z *:

Z * = 19.00 - 18.00 = 1.00

išvada

Palyginus ankstesnius rezultatus, galima pastebėti, kad 4 s orbitalėje esantis elektronas pritraukia atomo branduolį didesnėmis jėgomis nei tos, kurios traukia elektroną, esantį 3 d orbitalėje. Todėl elektronas 4 s orbitalėje turi mažesnę energiją nei 3 d orbitalėje.

Taigi daroma išvada, kad elektronas gali būti 4 s orbitalėje jo pradinėje būsenoje, o 3 d orbitalėje jis yra sužadintoje būsenoje.

Nuorodos

1. Vikipedija. (2018 m.). Vikipedija. Atkurta iš en.wikipedia.org
2. Changas, R. (2007). Chemija. Devintasis leidimas („McGraw-Hill“).
3. Sandersonas, R. (2012). Cheminės jungtys ir obligacijos energija. Atkurta iš knygų.google.co.ve
4. Faceris. G. (2015). George'o Facerio „Edexcel A lygio chemijos studentas“ - 1 knyga. Atkurta iš knygų.google.co.ve
5. Raghavanas, PS (1998). Neorganinės chemijos sampratos ir problemos. Atkurta iš knygų.google.co.ve