Як розрахувати константу екранування і ефективний заряд ядра
Як відомо, у багатьох атомах на кожен електрон діє сила тяжіння дещо менша, ніж істинний заряд ядра, що зумовлено впливом екранування, що чиниться іншими електронами атома. Застосовуючи правило Слейтера, ми можемо розрахувати константу екранування, що позначається буквою?, Для кожного електрона в атомі.
Ефективний заряд ядра може бути визначений як різниця між істинним зарядом ядра (Z) і ефектом екранування, який чинять електрони, що обертаються між ядром і валентним електроном.
Ефективний заряд ядра розраховується за формулою Z * = Z -? де, Z = атомний номер,? = Константа екранування.
Для того, щоб розрахувати ефективний заряд ядра (Z *) нам необхідно значення константи екранування (?), Яке можна отримати, використовуючи такі правила.
Кроки
1
Запишіть електронну конфігурацію елемента як показано нижче.- (1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d) (4f) (5s, 5p) (5d) ...
- Розташуйте електрони згідно з правилом Клечковского.
- Будь-які електрони, розташовані праворуч від цікавить вас електрона, не роблять впливу на константу екранування.
- Константа екранування для кожної групи розраховується як сума таких складових:
- Всі інші електрони, що знаходяться в одній групі з цікавлять нас електроном, екранують 0,35 одиниць заряду ядра. Виняток становить 1s-група, де один електрон вважається тільки за 0,30.
- У випадку групи, що відноситься до [s, p] типом, беруть 0,85 одиниць на кожен електрон (n-1) оболонки і 1,00 одиницю на кожен електрон (n-2) і наступних оболонок.
- У випадку групи, що відноситься до [d] або [f] типом, беруть 1,00 одиницю на кожен електрон, що знаходиться зліва від цієї орбіталі.
2
Наприклад: (A) Розрахуйте ефективний заряд ядра для 2p в атомі азоту.- Електронна конфігурація - (1s) (2s, 2p).
- Константа екранування,? = (0,35? 4) + (0,85? 2) = 3,10
- Ефективний заряд ядра, Z * = Z -? = 7 - 3,10 = 3,90
3
(B) Розрахуйте ефективний заряд ядра і константу екранування для 3p-електрона в атомі кремнію.- Електронна конфігурація - (1s) (2s, 2p) (3s, 3p).
- ? = (0,35? 3) + (0,85? 8) + (1? 2) = 9,85
- Z * = Z -? = 14 - 9,85 = 4,15
4
(C) Розрахуйте ефективний заряд ядра для 4s-електрона і для 3d-електрона в атомі цинку.- Електронна конфігурація- (1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s).
- Для 4s-електрони,
- ? = (0,35? 1) + (0,85? 18) + (1? 10) = 25,65
- Z * = Z -? = 30 - 25,65 = 4,35
- Для 3d-електрона,
- ? = (0,35? 9) + (1? 18) = 21,15
- Z * = Z -? = 30 - 21,15 = 8,85
5
(D) Розрахуйте ефективний заряд ядра для одного з 6s-електронів вольфраму (Атомний номер = 74)- Електронна конфігурація - (1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (4s, 4p) (3d) (4f) (5s, 5p) (5d), (6s)
- ? = (0,35? 1) + (0,85? 12) + (1? 60) = 70,55
- Z * = Z -? = 74 - 70,55 = 3,45
Поради
- Прочитайте більше про ефект екранування, константі екранування, ефективному заряді ядра, правилі Слейтера та інших хімічних величинах.
- Якщо на орбіталі знаходиться тільки один електрон, то екранувальний ефект відсутній. У випадку, якщо в атомі знаходиться непарна кількість електронів, число повинне бути зменшене на одиницю, перш ніж ви помножите його на відповідне число, щоб отримати фактичний ефект екранування.
Попередження
- Хоча всі ці правила можуть здатися вам складними, написання правильної електронної конфігурації допоможе вам добитися успіху.
