ЕФЕКТИВНИЙ ЯДЕРНИЙ ЗАРЯД КАЛІЮ: ЩО ЦЕ ТАКЕ І ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025

Ефективний ядерний заряд калію дорівнює +1. Ефективний ядерний заряд - це загальний позитивний заряд, сприйманий електроном, що належить атомові з більш ніж одним електроном. Термін "ефективний" описує захисний ефект, який електрони здійснюють поблизу ядра від їх негативного заряду, щоб захистити електрони від вищих орбіталей.

Ця властивість безпосередньо пов'язана з іншими характеристиками елементів, такими як їх атомні розміри або їх схильність до утворення іонів. Таким чином, поняття ефективного ядерного заряду забезпечує краще розуміння наслідків захисту, наявного на періодичних властивостях елементів.

Крім того, в атомах, які мають більше одного електрона, тобто в поліелектронних атомах, існування екранування електронів призводить до зменшення електростатичних привабливих сил, що існують між протонами (позитивно зарядженими частинками) ядра атома. і електронів на зовнішніх рівнях.

Навпаки, сила, з якою електрони відштовхуються один від одного в поліелектронних атомах, протидіє впливу привабливих сил, що діють ядром, на ці протилежно заряджені частинки.

Який ефективний ядерний заряд?

Якщо мова йде про атом, який має лише один електрон (тип водню), цей єдиний електрон сприймає чистий позитивний заряд ядра. Навпаки, коли атом має більше одного електрона, він відчуває тяжіння всіх зовнішніх електронів до ядра і, одночасно, відштовхування між цими електронами.

Взагалі говорять, що чим більший ефективний ядерний заряд елемента, тим більше привабливі сили між електронами та ядром.

Аналогічно, чим більший цей ефект, тим менша енергія, що належить орбіталі, де знаходяться ці зовнішні електрони.

Для більшості основних елементів групи (їх також називають репрезентативними елементами) ця властивість збільшується зліва направо, але зменшується зверху вниз у періодичній таблиці.

Для обчислення значення ефективного ядерного заряду електрона (Z _eff або Z *) використовується наступне рівняння, запропоноване Слейтером:

Z * = Z - S

Z * відноситься до ефективного ядерного заряду.

Z - кількість протонів, присутніх у ядрі атома (або атомне число).

S - середня кількість електронів, що знаходяться між ядром та електроном, що вивчається (кількість електронів, які не є валентними).

Ефективний ядерний заряд калію

Це означає, що маючи в своєму ядрі 19 протонів, його ядерний заряд становить +19. Коли ми говоримо про нейтральний атом, це означає, що він має однакову кількість протонів і електронів (19).

У цьому порядку ідей ефективний ядерний заряд калію обчислюється арифметичною дією, віднімаючи кількість внутрішніх електронів від його ядерного заряду, як виражено нижче:

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

Іншими словами, валентний електрон захищений двома електронами з першого рівня (тим, що є найближчим до ядра), 8 електронами з другого рівня та ще 8 електронами з третього та передостаннього рівня; тобто ці 18 електронів чинять захисний ефект, який захищає останній електрон від сил, що діють на нього ядро.

Як видно, значення ефективного ядерного заряду елемента можна встановити за його окислювальним числом. Слід зазначити, що для конкретного електрона (на будь-якому енергетичному рівні) розрахунок ефективного ядерного заряду відрізняється.

Пояснено приклади ефективного ядерного заряду калію

Ось два приклади для обчислення ефективного ядерного заряду, сприйнятого заданим валентним електроном на атомі калію.

- По-перше, його електронна конфігурація виражається в такому порядку: (1 s) (2 s, 2 p) (3 s, 3 p) (3 d) (4 s, 4 p) (4 d) (4 f ) (5 s, 5 p) тощо.

- Жоден електрон праворуч від групи (ns, np) не сприяє обчисленню.

- Кожен електрон у групі (ns, np) вносить 0,35. Кожен електрон рівня (n-1) вносить 0,85.

- Кожен електрон рівня (n-2) або нижчого сприяє 1,00.

- Коли захищений електрон знаходиться в групі (nd) або (nf), кожен електрон групи зліва від групи (nd) або (nf) вносить 1,00.

Таким чином, починається розрахунок:

Перший приклад

У випадку, коли єдиний електрон у самій зовнішній оболонці атома знаходиться на орбіталі 4 с, його ефективний ядерний заряд можна визначити наступним чином:

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

Потім обчислюється середня кількість електронів, що не належать до самого зовнішнього рівня:

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

Приймаючи значення S, переходимо до обчислення Z *:

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

Другий приклад

У цьому другому випадку єдиний валентний електрон знаходиться на орбіталі 4 с. Його ефективний ядерний заряд можна визначити аналогічно:

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

Знову ж таки, обчислюється середня кількість невалентних електронів:

S = (18 х (1,00)) = 18,00

Нарешті, зі значенням S ми можемо обчислити Z *:

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

висновок

Здійснюючи порівняння попередніх результатів, можна помітити, що електрон, присутній на орбіталі 4 с, притягується до ядра атома силами, більшими, ніж ті, які притягують електрон, який знаходиться в орбіталі 3 d. Тому електрон в орбіталі 4 с має меншу енергію, ніж у орбіталі 3 d.

Таким чином, робиться висновок, що електрон може знаходитись в орбіталі 4 с у своєму основному стані, тоді як в орбіталі 3 d він знаходиться у збудженому стані.

Список літератури

1. Вікіпедія. (2018). Вікіпедія. Відновлено з сайту en.wikipedia.org
2. Чанг, Р. (2007). Хімія. Дев'яте видання (McGraw-Hill).
3. Сандерсон, Р. (2012). Хімічні зв'язки та енергія облігацій. Відновлено з books.google.co.ve
4. Фактор. Г. (2015). Студент хімії Джорджа Фасера ​​з рівня хімії - Книга 1. Оновлено з books.google.co.ve
5. Рагаван, П. С. (1998). Поняття та проблеми неорганічної хімії. Відновлено з books.google.co.ve