מטען גרעיני יעיל של אשלגן: מה זה ודוגמאות - כִּימִיָה - 2025

המטען הגרעיני היעיל של אשלגן הוא 1. המטען הגרעיני האפקטיבי הוא המטען החיובי הכולל הנתפס על ידי אלקטרון השייך לאטום עם יותר מאלקטרון אחד. המונח "אפקטיבי" מתאר את אפקט הסיכוך שהאלקטרונים מפעילים ליד הגרעין, מהמטען השלילי שלהם, כדי להגן על אלקטרונים מפני אורביטלים גבוהים יותר.

מאפיין זה קשור ישירות למאפיינים אחרים של יסודות, כמו הממדים האטומיים שלהם או נטייתם ליצירת יונים. באופן זה, הרעיון של מטען גרעיני יעיל מספק הבנה טובה יותר של השלכות ההגנה הקיימת על התכונות התקופתיות של האלמנטים.

בנוסף, באטומים שיש להם יותר מאלקטרון אחד - כלומר, באטומים פוליאלקטרוניים - קיום המיגון של האלקטרונים מייצר ירידה בכוחות האטרקטיביים האלקטרוסטטיים הקיימים בין הפרוטונים (חלקיקים טעונים חיוביים) של גרעין האטום. ואלקטרונים ברמות החיצוניות.

לעומת זאת, הכוח איתו האלקטרונים דוחים זה את זה באטומים פוליאלקטרוניים מנגד את השפעות הכוחות האטרקטיביים המפעילים הגרעין על חלקיקים טעונים בניגוד זה.

מה המטען הגרעיני היעיל?

כשמדובר באטום שיש בו רק אלקטרון אחד (סוג מימן), האלקטרון היחיד הזה תופס את המטען החיובי נטו של הגרעין. נהפוך הוא, כאשר לאטום יש יותר מאלקטרון אחד, הוא חווה את המשיכה של כל האלקטרונים החיצוניים לעבר הגרעין, ובו זמנית, את הדחיה בין האלקטרונים הללו.

באופן כללי נאמר שככל שהמטען הגרעיני היעיל של יסוד גדול יותר, כך הכוחות האטרקטיביים בין האלקטרונים לגרעין גדולים יותר.

באופן דומה, ככל שהאפקט הזה גדול יותר, כך האנרגיה השייכת למסלול בו נמצא האלקטרונים החיצוניים הללו נמוכה יותר.

עבור רוב האלמנטים הקבוצתיים העיקריים (המכונים גם אלמנטים מייצגים) מאפיין זה גדל משמאל לימין, אך יורד מלמעלה למטה בטבלה המחזורית.

כדי לחשב את הערך של המטען הגרעיני האפקטיבי של אלקטרון (Z _eff או Z *) משתמשים במשוואה הבאה שהציע Slater:

Z * = Z - S

Z * מתייחס למטען הגרעיני היעיל.

Z הוא מספר הפרוטונים שנמצאים בגרעין האטום (או המספר האטומי).

S הוא המספר הממוצע של אלקטרונים בין הגרעין לאלקטרון הנחקר (מספר האלקטרונים שאינם ערכיות).

מטען גרעיני יעיל של אשלגן

פירוש הדבר הוא שיש 19 פרוטונים בגרעין, המטען הגרעיני שלו הוא +19. כשאנו מדברים על אטום ניטרלי, פירוש הדבר שיש לו אותו מספר של פרוטונים ואלקטרונים (19).

בסדר רעיונות זה, המטען הגרעיני האפקטיבי של אשלגן מחושב באמצעות פעולה אריתמטית, על ידי הפחתת מספר האלקטרונים הפנימיים מהמטען הגרעיני שלו כמובא להלן:

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

במילים אחרות, אלקטרון הערכיות מוגן על ידי 2 אלקטרונים מהדרגה הראשונה (זו הקרובה ביותר לגרעין), 8 אלקטרונים מהמפלס השני, ו -8 אלקטרונים נוספים מהדרגה השלישית והלפני אחרונה; כלומר, 18 האלקטרונים הללו מפעילים אפקט מיגון המגן על האלקטרון האחרון מפני הכוחות שמפעילים הגרעין עליו.

כפי שניתן לראות, את הערך של המטען הגרעיני היעיל של יסוד ניתן לקבוע על פי מספר החמצון שלו. יש לציין כי עבור אלקטרון ספציפי (בכל רמה אנרגטית), חישוב המטען הגרעיני האפקטיבי שונה.

דוגמאות למטען גרעיני יעיל של אשלגן

להלן שתי דוגמאות לחישוב המטען הגרעיני היעיל הנתפס על ידי אלקטרון ערכיות נתון על אטום אשלגן.

ראשית, תצורת האלקטרונים שלה מתבטאת בסדר הבא: (1 שניות) (2 שניות, 2 עמ ') (3 ​​שניות, 3 עמ') (3 ​​ד ') (4 שניות, 4 עמ') (4 ד ') (4 f) ) (5 שניות, 5 עמ ') וכן הלאה.

- שום אלקטרון מימין לקבוצה (ns, np) אינו תורם לחישוב.

- כל אלקטרון בקבוצה (ns, np) תורם 0.35. כל אלקטרון ברמה (n-1) תורם 0.85.

- כל אלקטרון ברמה (n-2) ומטה תורם 1.00.

- כאשר האלקטרון המוגן נמצא בקבוצה (nd) או (nf), כל אלקטרון של קבוצה משמאל לקבוצה (nd) או (nf) תורם 1.00.

לפיכך, החישוב מתחיל:

דוגמא ראשונה

במקרה שהאלקטרון היחיד במעטפת החיצונית ביותר של האטום הוא במסלול 4 s, ניתן לקבוע את המטען הגרעיני היעיל שלו באופן הבא:

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

לאחר מכן מחושב המספר הממוצע של אלקטרונים שאינם שייכים לרמה החיצונית ביותר:

S = (8 x (0.85)) + (10 x 1.00)) = 16.80

אם ניקח את הערך של S, אנו ממשיכים לחשב את Z *:

Z * = 19.00 - 16.80 = 2.20

דוגמא שנייה

במקרה שני זה, האלקטרון הערכי היחיד נמצא במסלול 4 s. ניתן לקבוע את המטען הגרעיני האפקטיבי באותה צורה:

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

שוב, מחושב המספר הממוצע של אלקטרונים שאינם ערכיים:

S = (18 x (1.00)) = 18.00

לבסוף, עם ערך S, אנו יכולים לחשב Z *:

Z * = 19.00 - 18.00 = 1.00

סיכום

בביצוע השוואה בין התוצאות הקודמות ניתן לראות כי האלקטרון הקיים במסלול 4 s נמשך לגרעין האטום על ידי כוחות גדולים יותר מאלו שמושכים את האלקטרון שנמצא במסלול ה -3 ד '. לפיכך, לאלקטרון במסלול 4 s יש אנרגיה נמוכה יותר מזו שבמסלול ה -3 D.

לפיכך, ניתן להסיק כי אלקטרון יכול להיות ממוקם במסלול ה -4 s במצבו הקרקע, ואילו במסלול ה -3 D הוא במצב נרגש.

הפניות

1. ויקיפדיה. (2018). ויקיפדיה. התאושש מ- en.wikipedia.org
2. צ'אנג, ר '(2007). כִּימִיָה. המהדורה התשיעית (מקגרו-היל).
3. סנדרסון, ר '(2012). איגרות חוב כימיות ואגרות חוב. התאושש מ- books.google.co.ve
4. פנים. ג '(2015). סטודנט לכימיה ברמה של ג'ורג 'פייסר, סטודנט לכימיה ברמה - ספר 1. התאושש מ- books.google.co.ve
5. Raghavan, PS (1998). מושגים ובעיות בכימיה אורגנית. התאושש מ- books.google.co.ve