Hoe effectieve nucleaire lading te berekenen

Inhoud

• TL; DR (te lang; niet gelezen)

Effectieve nucleaire lading verwijst naar de lading die wordt gevoeld door de buitenste (valentie) elektronen van een multi-elektronenatoom na rekening te hebben gehouden met het aantal afschermende elektronen die de kern omringen. De formule voor het berekenen van de effectieve nucleaire lading voor een enkel elektron is "Zeff = Z - S ", waar Zeff is de effectieve nucleaire lading, Z is het aantal protonen in de kern en S is de gemiddelde hoeveelheid elektronendichtheid tussen de kern en het elektron waarvoor u oplost.

Als voorbeeld kunt u deze formule gebruiken om de effectieve nucleaire lading te vinden voor een elektron in lithium, met name het "2s" -elektron.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

De berekening voor effectieve nucleaire lading is Zeff = Z - S. Zeff is de effectieve lading, Z is het atoomnummer en S is de ladingswaarde van Slaters Rules.

Bepaal de waarde van Z. Z is het aantal protonen in de kern van het atoom, dat de nucleuss-positieve lading bepaalt. Het aantal protonen in de kern van een atoom staat ook bekend als het atoomnummer, dat te vinden is in het periodiek systeem der elementen.

In het voorbeeld is de waarde van Z voor lithium 3.

Bepaal de waarde van S met behulp van Slaters-regels, die numerieke waarden bieden voor het effectieve concept van nucleaire lading. Dit kan worden bereikt door de elektronenconfiguratie van het element in de volgende volgorde en groeperingen op te schrijven: (1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d), (4f), ( 5s, 5p), (5d), (5f), etc. De getallen in deze configuratie komen overeen met het schaalniveau van de elektronen in het atoom (hoe ver de elektronen zich van de kern bevinden) en de letters komen overeen met de gegeven vorm van een elektronenbaan. In vereenvoudigde termen is "s" een bolvormige orbitale vorm, "p" lijkt op een figuur 8 met twee lobben, "d" lijkt op een figuur 8 met een donut rond het midden, en "f" lijkt op twee figuur 8s die elkaar snijden .

In het voorbeeld heeft lithium drie elektronen en ziet de elektronenconfiguratie er als volgt uit: (1s) 2, (2s) 1, wat betekent dat er twee elektronen op het eerste schaalniveau zijn, beide met sferische orbitale vormen en één elektron (de focus van dit voorbeeld) op het tweede schaalniveau, ook met een bolvorm.

Wijs een waarde toe aan de elektronen op basis van hun schaalniveau en orbitale vorm. Elektronen in een "s" of "p" baan in dezelfde schaal als het elektron waarvoor u oplost dragen 0,35 bij, elektronen in een "s" of "p" orbitaal in de schaal een energieniveau lager bijdragen 0,85 en elektronen in een "s" of "p" orbitaal in shells twee energieniveaus en lagere bijdrage 1. Elektronen in een "d" of "f" orbitaal in dezelfde shell als het elektron waarvoor u berekent bijdragen 0,35, en elektronen in een "d" of "f" orbitaal in alle lagere energieniveaus dragen bij 1. Elektronen in schalen hoger dan het elektron waarvoor je oplost, dragen niet bij aan afscherming.

In het voorbeeld zijn er twee elektronen in de schaal die één energieniveau lager is dan de schaal van het elektron waarvoor je het oplost, en ze hebben beide "s" orbitalen. Volgens Slaters Rules dragen deze twee elektronen elk 0,85 bij. Geef niet de waarde op voor het elektron waarvoor u het probleem oplost.

Bereken de waarde van S door de getallen die u aan elk elektron hebt toegewezen met behulp van Slaters-regels bij elkaar op te tellen.

In ons voorbeeld is S gelijk aan .85 + .85 of 1.7 (de som van de waarden van de twee elektronen telde)

Trek S af van Z om de effectieve nucleaire lading te vinden, Zeff.

In het voorbeeld met een lithiumatoom is Z gelijk aan 3 (het atoomnummer van lithium) en is S gelijk aan 1,7. Door de variabelen in de formule in de juiste waarden voor het voorbeeld te veranderen, wordt het Zeff = 3 - 1,7. De waarde van Zeff (en dus de effectieve nucleaire lading van het 2s-elektron in een lithiumatoom) is 1,3.