Эффективный ядерный заряд - Effective nuclear charge - Wikipedia

.

Диаграмма эффективного ядерного заряда

В эффективный ядерный заряд (часто обозначается как или же ) это сеть положительный заряд пережил электрон в полиэлектронике атом. Термин «эффективный» используется потому, что защитный эффект из отрицательно заряженный электроны препятствуют более высокому орбитальные электроны испытать полный ядерный заряд ядро из-за отталкивающего эффекта электроны внутреннего слоя. Эффективный ядерный заряд, испытываемый электрон также называется заряд ядра. Можно определить силу ядерного заряда по величине степень окисления атома. Большинство физических и химических свойств элементов можно объяснить на основе электронной конфигурации. Рассмотрим поведение энергий ионизации в периодической таблице. Известно, что величина потенциала ионизации зависит от следующих факторов:

а) размер атома;

б) ядерный заряд;

с) экранирующий эффект внутренних оболочек;

(d) Степень, до которой внешний электрон проникает в облако заряда, созданное внутренним лежащим электроном.

Расчеты

В атоме с одним электроном этот электрон испытывает полный заряд положительного ядро. В этом случае эффективный заряд ядра можно рассчитать по формуле Закон Кулона.

Однако в атоме с большим количеством электронов внешние электроны одновременно привлек к положительному ядру и отталкивается отрицательно заряженными электронами. Эффективный ядерный заряд такого электрона определяется следующим уравнением:

куда

Z это количество протоны в ядре (атомный номер ), и
S - постоянная экранирования.

S можно найти путем систематического применения различных наборов правил, самый простой из которых известен как "Правила Слейтера " (названный в честь Джон С. Слейтер ). Дуглас Хартри определил эффективный Z из Хартри – Фок орбитальный быть:

куда

это среднее радиус орбиты для водород, и
- средний радиус орбитали для протонной конфигурации с ядерным зарядом Z.

Значения

Обновленные значения эффективных ядерных зарядов были предоставлены Клементи. и другие. в 1963 и 1967 гг.[1][2] В их работе константы экранирования были оптимизированы для получения эффективных значений заряда ядра, согласующихся с расчетами SCF. Хотя полученные в результате константы скрининга полезны в качестве модели для прогнозирования, они содержат мало химического понимания в качестве качественной модели атомной структуры.

Эффективные ядерные заряды
 ЧАС Он
Z1 2
1 с1.000 1.688
 ЛиБыть BCNОFNe
Z34 5678910
1 с2.6913.685 4.6805.6736.6657.6588.6509.642
2 с1.2791.912 2.5763.2173.8474.4925.1285.758
2p   2.4213.1363.8344.4535.1005.758
 NaMg AlSiпSClAr
Z1112 131415161718
1 с10.62611.60912.59113.57514.55815.54116.52417.508
2 с6.5717.3928.2149.0209.82510.62911.43012.230
2p6.8027.8268.9639.94510.96111.97712.99314.008
3 с2.5073.3084.1174.9035.6426.3677.0687.757
3p4.0664.2854.8865.4826.1166.764
 KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeВ качествеSeBrKr
Z192021222324252627282930313233343536
1 с18.49019.47320.45721.44122.42623.41424.39625.38126.36727.35328.33929.32530.30931.29432.27833.26234.24735.232
2 с13.00613.77614.57415.37716.18116.98417.79418.59919.40520.21321.02021.82822.59923.36524.12724.88825.64326.398
2p15.02716.04117.05518.06519.07320.07521.08422.08923.09224.09525.09726.09827.09128.08229.07430.06531.05632.047
3 с8.6809.60210.34011.03311.70912.36813.01813.67614.32214.96115.59416.21916.99617.79018.59619.40320.21921.033
3p7.7268.6589.40610.10410.78511.46612.10912.77813.43514.08514.73115.36916.20417.01417.85018.70519.57120.434
4 с3.4954.3984.6324.8174.9815.1335.2835.4345.5765.7115.8425.9657.0678.0448.9449.75810.55311.316
3D7.1208.1418.9839.75710.52811.18011.85512.53013.20113.87815.09316.25117.37818.47719.55920.626
4p 6.2226.7807.4498.2879.0289.338
 Руб.SrYZrNbПнTcRURhPdAgCDВSnSbTeяXe
Z373839404142434445464748495051525354
1 с36.20837.19138.17639.15940.14241.12642.10943.09244.07645.05946.04247.02648.01048.99249.97450.95751.93952.922
2 с27.15727.90228.62229.37430.12530.87731.62832.38033.15533.88334.63435.38636.12436.85937.59538.33139.06739.803
2p33.03934.03035.00335.99336.98237.97238.94139.95140.94041.93042.91943.90944.89845.88546.87347.86048.84749.835
3 с21.84322.66423.55224.36225.17225.98226.79227.60128.43929.22130.03130.84131.63132.42033.20933.99834.78735.576
3p21.30322.16823.09323.84624.61625.47426.38427.22128.15429.02029.80930.69231.52132.35333.18434.00934.84135.668
4 с12.38813.44414.26414.90215.28316.09617.19817.65618.58218.98619.86520.86921.76122.65823.54424.40825.29726.173
3D21.67922.72625.39725.56726.24727.22828.35329.35930.40531.45132.54033.60734.67835.74236.80037.83938.90139.947
4p10.88111.93212.74613.46014.08414.97715.81116.43517.14017.72318.56219.41120.36921.26522.18123.12224.03024.957
5 с4.9856.0716.2566.4465.9216.1067.2276.4856.640(пустой)6.7568.1929.51210.62911.61712.53813.40414.218
4d15.95813.07211.23811.39212.88212.81313.44213.61814.76315.87716.94217.97018.97419.96020.93421.893
5p 8.4709.1029.99510.80911.61212.425

Сравнение с ядерным зарядом

Ядерный заряд - это электрический заряд ядра атома, равное количеству протонов в ядре, умноженному на элементарный заряд. Напротив, эффективный ядерный заряд - притягивающий положительный заряд ядерных протонов, действующих на валентные электроны, который всегда меньше, чем общее количество протонов, присутствующих в ядре, из-за защитный эффект[3]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Clementi, E .; Раймонди, Д. Л. (1963). «Константы атомарного экранирования из функций SCF». J. Chem. Phys. 38 (11): 2686–2689. Bibcode:1963ЖЧФ..38.2686С. Дои:10.1063/1.1733573.
  2. ^ Clementi, E .; Raimondi, D. L .; Райнхардт, У. П. (1967). "Константы экранирования атомов от функций SCF. II. Атомы с 37-86 электронами". Журнал химической физики. 47: 1300–1307. Bibcode:1967ЖЧФ..47.1300С. Дои:10.1063/1.1712084.
  3. ^ https://wiki.ubc.ca/Effective_Nuclear_Charge_-_Definition_and_Trends#:~:text=Effective%20nuclear%20charge%20%E2%80%93%20the%20attractive,all%20other%20periodic%20table%20tendencies.

Ресурсы

  • Браун, Теодор; LeMay, H.E .; И Бурстен, Брюс (2002). Химия: центральная наука (8-е исправленное издание). Аппер-Сэдл-Ривер, Нью-Джерси, 07458: Прентис-Холл. ISBN  0-13-061142-5.