Effektiv kärnkälla för kalium: Vad den består av (med exempel)
Den effektiva nukleära kaliumbelastningen är +1. Den effektiva nukleära laddningen är den totala positiva laddningen att en elektron som tillhör en atom med mer än en elektron. Uttrycket "effektivt" beskriver avskärmningseffekten som utövas av elektroner nära kärnan, från dess negativa laddning, för att skydda elektroner från högre orbitaler.
Denna egenskap har ett direkt samband med andra egenskaper hos elementen, såsom deras atomdimensioner eller deras disposition för att bilda joner. På så sätt ger begreppet effektiv kärnladdning en större förståelse för konsekvenserna av det skydd som finns i elementets periodiska egenskaper.
Dessutom ger närvaron av avskärmning av elektroner en minskning av de elektrostatiska attraktionskrafterna mellan protonerna (positivt laddade partiklar) hos atomkärnan i atomar som har mer än en elektron, det vill säga i polyelektroniska atomer. och elektronerna i yttre nivåer.
I motsats härtill motverkar kraften med vilken elektroner stöter i atomer som betraktas polyelektronik motverka effekterna av de attraktiva krafter som utövas av kärnan på dessa partiklar med motsatt laddning.
Vad är den effektiva kärnkraften?
När det är en atom som bara har en elektron (vätetyp), uppfattar den här elektronen nettos positiva laddning av kärnan. Å andra sidan, när en atom har mer än en elektron, uppträder alla externa elektroners attraktion mot kärnan och samtidigt repulsionen mellan dessa elektroner.
I allmänhet sägs att ju större effektiv kärnladdning av ett element desto större är de attraktiva krafterna mellan elektronerna och kärnan.
På samma sätt desto större är denna effekt, desto lägre är energin som hör till orbitalet där dessa yttre elektroner är belägna.
För de flesta av huvudgruppens delar (även kallade representativa element) ökar denna egenskap från vänster till höger, men minskar från topp till botten i det periodiska tabellen.
För att beräkna värdet av den effektiva nukleära laddningen av en elektron (Z eff eller Z *) används följande ekvation som föreslås av Slater:
Z * = Z - S
Z * avser den effektiva nukleära avgiften.
Z är antalet protoner närvarande i atomens kärna (eller atomnummer).
S är det genomsnittliga antalet elektroner som ligger mellan kärnan och den elektron som studeras (antal elektroner som inte är valens).
Effektiv kärnkaliumbelastning
Ovanstående innebär att med 19 protoner i sin kärna är dess kärnladdning +19. När vi talar om en neutral atom betyder det att det har samma antal protoner och elektroner (19).
I denna idéordning har vi att den effektiva nukleära laddningen av kalium beräknas med en aritmetisk operation genom att subtrahera antalet interna elektroner från dess kärnladdning enligt nedan:
(+19 - 2 - 8 - 8 = +1)
Med andra ord är valenselektronen skyddad av 2 elektroner från den första nivån (närmast kärnan), 8 elektroner från den andra nivån och 8 elektroner från den tredje och näst sista nivån; det vill säga, dessa 18 elektroner utövar en avskärmningseffekt som skyddar den sista elektronen från krafterna som utövas av kärnan på den.
Såsom kan ses kan värdet av den effektiva nukleära laddningen av ett element fastställas med dess oxidationsnummer. Det bör noteras att för en specifik elektron (på vilken energinivå) är beräkningen av den effektiva nukleära laddningen annorlunda.
Förklarade exempel på effektiv kärnenergilastning
Nedan finns två exempel för att beräkna den effektiva kärnladdning som uppfattas av en valenselektron bestämd i en kaliumatom.
- Först uttrycks dess elektroniska konfiguration i följande ordning: (1 s ) (2 s, 2 p ) (3 s, 3 p ) (3 d ) (4 s, 4 p ) (4 d ) ) (5 s, 5 p ) och så vidare.
- Ingen elektron till höger om gruppen (n s, n p ) bidrar till beräkningen.
- Varje elektron i gruppen (n s, n p ) bidrar med 0, 35. Varje elektron av nivån (n-1) bidrar med 0, 85.
- Varje elektron av nivå (n-2) eller lägre bidrar med 1, 00.
- När den skyddade elektronen ligger i en grupp ( nd ) eller (n f ), bidrar varje elektron i en grupp till vänster om gruppen ( nd ) eller (n f ) 1, 00.
Beräkningen börjar således:
Första exemplet
I det fall att den enda elektronen i det yttersta skiktet av atomen befinner sig i 4 s- omloppet, kan dess effektiva nukleära laddning bestämmas enligt följande:
(1 s 2) (2 s 22 p 5) (3 s 23 p 6) (3 d 6) (4 s 1)
Medelvärdet av elektroner som inte hör till den mest externa nivån beräknas sedan:
S = (8 x (0, 85)) + (10 x 1, 00)) = 16, 80
Med värdet av S fortsätter vi att beräkna Z *:
Z * = 19, 00-16, 80 = 2, 20
Andra exemplet
I detta andra fall finns den enda valenselektronen i 4 s- orbitalen . Du kan bestämma din effektiva kärnladdning på samma sätt:
(1 s 2) (2 s 22 p 6) (3 s 23 p 6) (3 dl )
Återigen beräknas medelvärdet av icke-valenselektroner:
S = (18 x (1, 00)) = 18, 00
Slutligen, med värdet av S, kan vi beräkna Z *:
Z * = 19.00 - 18.00 = 1.00
slutsats
Genom att göra en jämförelse av de tidigare resultaten kan det ses att elektronen närvarande i 4 s- orbitalen lockas till atomens kärna genom krafter som är större än de som lockar elektronen som ligger i 3 d- orbitalen. Därför har elektronen i 4 s- orbitalen en lägre energi än den för 3 d- orbitalen.
Således dras slutsatsen att en elektron kan vara lokaliserad i orbitalen 4 s i dess jordtillstånd, medan den i 3 d orbitalen är i ett upphetsat tillstånd.
