Cum se calculează constanta de screening și încărcarea efectivă a nucleului

După cum se știe, la mulți atomi, o forță atractivă acționează puțin mai puțin decât încărcarea adevărată a nucleului, care se datorează efectului de screening de către alți electroni ai atomului. Aplicând regula Slater, putem calcula constanta de screening, notată cu litera σ, pentru fiecare electron din atom.

Încărcarea efectivă a nucleului poate fi definită ca diferența dintre încărcarea adevărată a nucleului (Z) și efectul de ecranare, care este exercitat de electroni care se rotesc între nucleu și electronul de valență.

Încărcarea efectivă a miezului se calculează cu formula Z * = Z - σ unde Z = numărul atomic, σ = constanta de ecranare.

Pentru a calcula sarcina efectivă a nucleului (Z *), avem nevoie de valoarea constantei de screening (σ), care poate fi obținută folosind următoarele reguli.

Editați pașii

Cum se calculează constanta de screening și încărcarea efectivă a nucleului

Înregistrați configurația electronică a elementului, după cum se arată mai jos.

(3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d) (4f) (5s, 5p) (5d) ...
Aranjați electronii în conformitate cu regula Klechkovsky.
- Orice electroni aflat în partea dreaptă a electronului care vă interesează nu afectează constanta de screening.
- Constanta de screening pentru fiecare grup este calculată ca suma următoarelor:
  - Toți ceilalți electroni ai aceluiași grup ca electronul de interes protejează 0,35 unități din încărcătura nucleară. O excepție este grupul 1s, unde un electron este considerat doar pentru 0,30.
  - În cazul grupului care aparține tipului [s, p], se obțin 0,85 unități pentru fiecare coajă de electroni (n-1) și 1,00 unități pentru fiecare electron (n-2) și se colectează următoarele cochilii.
  - În cazul unui grup aparținând tipului [d] sau [f], luați o unitate de 1.00 pentru fiecare electron din stânga acestei orbite.

De exemplu: (a) Calculați sarcina efectivă a nucleului pentru 2p în atomul de azot.

Configurația electronică este (1s 2) (2s 2. 2p 3).
Constanta de screening, σ = (0,35 × 4) + (0,85 × 2) = 3,10
Încărcarea efectivă a nucleului, Z * = Z - σ = 7 - 3,10 = 3,90

(b) Calculați sarcina efectivă a miezului și constanta de screening pentru electronul 3p din atomul de siliciu.

Configurația electronică este (1s 2) (2s 2. 2p 6) (3s 2. 3p 2).
σ = (0,35 × 3) + (0,85 × 8) + (1 × 2) = 9,85
Z * = Z-σ = 14 - 9,85 = 4,15

Configurația electronică este (1s 2) (2s 2. 2p 6) (3s 2. 3p 6) (3d 10) (4s 2).
Pentru un electron de 4 s,
σ = (0,35 × 1) + (0,85 × 18) + (1 × 10) = 25,65
Z * = Z - σ = 30 - 25,65 = 4,35
Pentru un electron 3d,
σ = (0,35 × 9) + (1 × 18) = 21,15
Z * = Z - σ = 30 - 21,15 = 8,85

(d) Calculați încărcarea efectivă a miezului pentru unul dintre electronii lui 6s din tungsten (număr atomic = 74)

configurație electronică - (1s 2) (2s 2 2p 6) (3s 2. 3p 6) (4S 2. 4p 6) (3d 10) (4f 14) (5s 2. 5p 6) (5d 4), (6s 2)
σ = (0,35 × 1) + (0,85 × 12) + (1 × 60) = 70,55
Z * = Z - σ = 74 - 70,55 = 3,45

Editați sfaturi

Citiți mai multe despre efectul de screening, constanta de screening, taxa de bază eficientă, regula Slater și alte cantități chimice.
Dacă pe orbital există doar un singur electron, efectul de screening este absent. În cazul în care un număr impar de electroni sunt în atom, numărul ar trebui să fie redus cu unul înainte de a îl înmulți cu numărul corespunzător pentru a obține efectul de screening real.