Effektiv kjernefysisk ladning av kalium: Hva den består av (med eksempler)

Den effektive atomkaliumbelastningen er +1. Den effektive atomladningen er den totale positive ladningen som et elektron som tilhører et atom med mer enn en elektron. Begrepet "effektiv" beskriver skjermingseffekten som utøves av elektroner nær kjernen, fra sin negative ladning, for å beskytte elektroner fra høyere orbitaler.

Denne egenskapen har et direkte forhold til andre egenskaper av elementene, som deres atomdimensjoner eller deres disposisjon for å danne ioner. På denne måten gir begrepet effektiv kjernefysisk ladning en større forståelse for konsekvensene av beskyttelsen som er tilstede i elementernes periodiske egenskaper.

I tillegg produserer i atomene som har mer enn en elektron - det vil si i polyelektroniske atomer - eksistensen av skjerming av elektroner en reduksjon i de elektrostatiske tiltrekningskrefter mellom protonene (positivt ladede partikler) av atomkernen og elektronene i ytre nivåer.

I motsetning til dette påvirker kraften som elektroner støter på i atomer som betraktes som polyelektronikk effekten av de attraktive kreftene som utøves av kjernen på disse partiklene med motsatt ladning.

Hva er effektiv kjernefysisk ladning?

Når det er et atom som bare har en elektron (hydrogen type), oppfatter denne enkle elektronen netto positiv ladning av kjernen. På den annen side, når et atom har mer enn en elektron, oppleves tiltrekningen av alle de eksterne elektroner mot kjernen, og samtidig avstøtningen mellom disse elektronene.

Generelt sies det at jo større effektiv kjernefysisk ladning av et element, jo større er de attraktive kreftene mellom elektronene og kjernen.

På samme måte er jo større denne effekten, jo lavere er energien som tilhører orbitalet hvor disse ytre elektronene er plassert.

For de fleste elementene i hovedgruppen (også kalt representative elementer) øker denne eiendommen fra venstre til høyre, men senker fra topp til bunn i periodisk tabell.

For å beregne verdien av den effektive atomladningen av et elektron (Z _eff eller Z *), benyttes følgende ligning foreslått av Slater:

Z * = Z - S

Z * refererer til effektiv nukleær ladning.

Z er antall protoner som er tilstede i atomkernen (eller atomnummeret).

S er det gjennomsnittlige antallet elektroner som er mellom kjernen og elektronen som blir studert (antall elektroner som ikke er valens).

Effektiv atomkaliumbelastning

Ovennevnte innebærer at, med 19 protoner i sin kjernekapsel, er dets nukleare ladning +19. Som vi snakker om et nøytralt atom, betyr dette at det har samme antall protoner og elektroner (19).

I denne rekkefølgen av ideer har vi at effektiv kjernefysisk ladning av kalium beregnes ved en aritmetisk operasjon ved å subtrahere antall interne elektroner fra dets atomavgift som uttrykt nedenfor:

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

Med andre ord er valenselektronen beskyttet av 2 elektroner fra første nivå (nærmest kjernen), 8 elektroner fra andre nivå og 8 elektroner fra tredje og nest siste nivå; det vil si, disse 18 elektronene utøver en skjermende effekt som beskytter den siste elektronen fra de krefter som utøves av kjernen på den.

Som det kan ses, kan verdien av den effektive atombelastningen av et element etableres ved dets oksidasjonsnummer. Det skal bemerkes at for en bestemt elektron (på noe energinivå) er beregningen av den effektive atomladningen forskjellig.

Forklart eksempler på effektiv kjernefylling av atom

Nedenfor er to eksempler for å beregne den effektive atomladningen oppfattet av et valenselektron bestemt i et kaliumatom.

- For det første uttrykkes den elektroniske konfigurasjonen i følgende rekkefølge: (1 s ) (2 s, 2 p ) (3 s, 3 p ) (3 d ) (4 s, 4 p ) (4 d ) (4 f) ) (5 s, 5 p ), og så videre.

- Ingen elektron til høyre for gruppen (n, n p ) bidrar til beregningen.

- Hver elektron i gruppen (n s, n p ) bidrar til 0, 35. Hver elektron av nivået (n-1) bidrar til 0, 85.

- Hver elektron av nivå (n-2) eller lavere bidrar med 1, 00.

- Når den beskyttede elektronen er i en gruppe (nd) eller (n f ), bidrar hver elektron i en gruppe til venstre for gruppen (nd) eller (n f ) 1, 00.

Således begynner beregningen:

Første eksempel

I tilfelle at den eneste elektronen av det ytre lag av atomet er i 4 s- orbitalen, kan dens effektive atomladning bestemmes som følger:

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

Gjennomsnittet av elektroner som ikke tilhører det mest eksterne nivå beregnes da:

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

Å ha verdien av S, fortsetter å beregne Z *:

Z * = 19, 00 - 16, 80 = 2, 20

Andre eksempel

I dette andre tilfellet finnes den eneste valenselektronen i 4 s- orbitalen . Du kan bestemme effektiv kjernefysisk ladning på samme måte:

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

Igjen beregnes gjennomsnittet av ikke-valenselektroner:

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

Til slutt, med verdien av S, kan vi beregne Z *:

Z * = 19, 00 - 18, 00 = 1, 00

konklusjon

Å gjøre en sammenligning av de tidligere resultatene, kan det ses at elektronen som er tilstede i 4 s- orbitalen, er tiltrukket av atomkernen ved krefter som er større enn de som tiltrekker elektronen som befinner seg i 3 d- banen. Derfor har elektronen i 4 s- orbitalen en lavere energi enn den for 3 d- banen.

Dermed konkluderes det med at et elektron kan lokaliseres i orbitalet 4 s i grunntilstanden, mens det i 3 d- banen er i en spennende tilstand.