De effektiv atomladning (Zef) er den attraktive kraften som kjernen utøver på noen av elektronene etter å ha blitt redusert av effekten av skjerming og penetrasjon. Hvis det ikke var noen slike effekter, ville elektronene føle den attraktive kraften til den virkelige kjernefysiske ladningen Z.
På bildet nedenfor har vi Bohr-atommodellen for et fiktivt atom. Kjernen har en kjernelading Z = + n, som tiltrekker seg elektronene som kretser rundt den (de blå sirkler). Det kan sees at to elektroner befinner seg i en bane nærmere kjernen, mens den tredje elektronen ligger i større avstand fra den..
Den tredje elektronen kretser og føler de elektrostatiske frastøtingene til de to andre elektronene, så kjernen tiltrekker den med mindre kraft; det vil si at kjerne-elektroninteraksjonen avtar som et resultat av skjerming av de to første elektronene.
Så de to første elektronene føler den attraktive kraften til en + n-ladning, men den tredje opplever en effektiv kjernefysisk ladning på + (n-2) i stedet..
Imidlertid sa Zef bare å være gyldig hvis avstandene (radiusen) til kjernen til alle elektroner alltid var konstante og bestemte og lokaliserte deres negative ladninger (-1).
Artikkelindeks
Protoner definerer kjernene til kjemiske elementer, og elektroner definerer identiteten deres innenfor et sett med egenskaper (gruppene i det periodiske systemet)..
Protoner øker kjerneladningen Z med hastigheten på n + 1, som kompenseres ved tilsetning av et nytt elektron for å stabilisere atomet.
Når antall protoner øker, blir kjernen "dekket" av en dynamisk sky av elektroner, der regionene de sirkulerer gjennom, er definert av sannsynlighetsfordelingene til de radiale og vinklede delene av bølgefunksjonene (orbitalene).
Fra denne tilnærmingen kretser ikke elektronene i et definert område av rommet rundt kjernen, men i stedet, som bladene til en raskt roterende vifte, blir de uskarpe i formene til de kjente orbitalene s, p, d og f.
Av denne grunn distribueres den negative ladningen -1 til et elektron av de regionene som orbitalene trenger inn i; jo større den gjennomtrengende effekten er, desto større er den effektive kjerneladningen som nevnte elektron vil oppleve i bane.
I følge forklaringen ovenfor bidrar ikke elektronene i de indre skallene med en -1 ladning til den stabiliserende frastøtingen av elektronene i de ytre skallene..
Denne kjernen (skjellene som tidligere er fylt av elektroner) tjener imidlertid som en "vegg" som hindrer kjernens attraktive kraft i å nå de ytre elektronene..
Dette er kjent som skjermeffekt eller skjermeffekt. Dessuten opplever ikke alle elektronene i de ytre skallene den samme størrelsen av denne effekten; for eksempel hvis du okkuperer en bane som har en høy gjennomtrengende karakter (det vil si som går veldig nær kjernen og andre orbitaler), så vil du føle en høyere Zef.
Som et resultat oppstår en orden av energisk stabilitet som en funksjon av disse Zef for orbitalene: s Dette betyr at 2p-orbitalen har høyere energi (mindre stabilisert av ladningen til kjernen) enn 2s-orbitalen.. Jo dårligere penetrasjonseffekten utøves av orbitalen, jo mindre vil dens skjermende effekt ha på resten av de eksterne elektronene. D- og f-orbitalene viser mange hull (noder) der kjernen tiltrekker seg andre elektroner. Forutsatt at de negative ladningene er lokalisert, er formelen for beregning av Zef for ethvert elektron: Zef = Z - σ I denne formelen er σ skjermkonstanten bestemt av kjernens elektroner. Dette er fordi de ytterste elektronene teoretisk ikke bidrar til skjerming av de indre elektronene. Med andre ord, 1sto skjoldelektron 2s1, men 2s1 beskytter ikke Z-elektroner 1sto. Hvis Z = 40, forsømmer de nevnte effektene, vil den siste elektronen oppleve en Zef lik 1 (40-39). Slaters regel er en god tilnærming av Zef-verdiene for elektronene i atomet. Følg trinnene nedenfor for å bruke den: 1- Den elektroniske konfigurasjonen av atomet (eller ionet) skal skrives som følger: (1s) (2s 2p) (3s 3p) (3d) (4s 4p) (4d) (4f) ... 2- Elektronene som er til høyre for den som blir vurdert, bidrar ikke til skjermingseffekten. 3- Elektronene som er innenfor samme gruppe (markert med parenteser) gir 0,35 ladningen til elektronet med mindre det er 1s-gruppen, og er 0,30 i stedet. 4- Hvis elektronen opptar en s- eller p-bane, bidrar alle n-1-orbitalene med 0,85, og alle n-2-orbitalene er en enhet. 5- I tilfelle elektronet opptar en d- eller f-bane, bidrar alle de til venstre med en enhet. Etter Slaters representasjonsmåte er den elektroniske konfigurasjonen av Be (Z = 4): (1sto) (2sto2 s0) Siden det er to elektroner i orbitalen, bidrar en av disse til skjermingen av den andre, og 1s-orbitalen er n-1 av 2s-orbitalen. Deretter utvikler vi den algebraiske summen: (0,35) (1) + (0,85) (2) = 2,05 0,35 kom fra 2s elektron, og 0,85 fra de to 1s elektronene. Bruk nå Zefs formel: Zef = 4 - 2,05 = 1,95 Hva betyr dette? Det betyr at elektronene i 2s orbitalto oppleve en +1,95 ladning som trekker dem mot kjernen, i stedet for den faktiske +4-ladningen. Igjen fortsetter det som i forrige eksempel: (1sto) (2sto2 s6) (3sto3p3) Nå er den algebraiske summen utviklet for å bestemme σ: (, 35) (4) + (0,85) (8) + (1) (2) = 10,2 Så Zef er forskjellen mellom σ og Z: Zef = 15-10,2 = 4,8 Avslutningsvis de siste 3p elektronene3 de opplever en belastning tre ganger mindre enn den virkelige. Det skal også bemerkes at, i henhold til denne regelen, 3-elektroneneto oppleve den samme Zef, et resultat som kan gi tvil om det. Imidlertid er det modifikasjoner av Slaters regel som hjelper tilnærmet de beregnede verdiene til de faktiske..Hvordan beregne det?
Slaters regel
Eksempler
Bestem Zef for elektronene i 2s orbitalto i beryllium
Bestem Zef for elektronene i 3p-orbitalen3 av fosfor
Referanser
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.