EFEKTYWNY ŁADUNEK JĄDROWY POTASU: CO TO JEST I PRZYKŁADY - CHEMIA - 2026

Skuteczne ładunek nuklearny potasu jest +1. Efektywny ładunek jądrowy to całkowity ładunek dodatni odbierany przez elektron należący do atomu z więcej niż jednym elektronem. Termin „skuteczny” opisuje efekt ekranujący, jaki elektrony wywierają w pobliżu jądra przed ujemnym ładunkiem, aby chronić elektrony z wyższych orbitali.

Ta właściwość jest bezpośrednio związana z innymi właściwościami pierwiastków, takimi jak ich wymiary atomowe lub ich skłonność do tworzenia jonów. W ten sposób pojęcie efektywnego ładunku jądrowego zapewnia lepsze zrozumienie konsekwencji występującej ochrony na okresowe właściwości pierwiastków.

Ponadto w atomach, które mają więcej niż jeden elektron - to znaczy w atomach polielektronicznych - istnienie ekranowania elektronów powoduje zmniejszenie elektrostatycznych sił przyciągania występujących między protonami (dodatnio naładowanymi cząstkami) jądra atomu. i elektrony na zewnętrznych poziomach.

W przeciwieństwie do tego, siła, z jaką elektrony odpychają się w atomach polielektronicznych, przeciwdziała wpływom sił przyciągania wywieranych przez jądro na te przeciwnie naładowane cząstki.

Jaki jest efektywny ładunek jądrowy?

Jeśli chodzi o atom, który ma tylko jeden elektron (typu wodoru), ten pojedynczy elektron odbiera dodatni ładunek netto jądra. Wręcz przeciwnie, gdy atom ma więcej niż jeden elektron, doświadcza przyciągania wszystkich zewnętrznych elektronów w kierunku jądra i jednocześnie odpychania między tymi elektronami.

Ogólnie mówi się, że im większy efektywny ładunek jądrowy pierwiastka, tym większe siły przyciągania między elektronami a jądrem.

Podobnie, im większy ten efekt, tym niższa energia należąca do orbitalu, na którym znajdują się te zewnętrzne elektrony.

W przypadku większości głównych elementów grupowych (nazywanych również elementami reprezentatywnymi) właściwość ta rośnie od lewej do prawej, ale maleje od góry do dołu w układzie okresowym.

Aby obliczyć wartość efektywnego ładunku jądrowego elektronu (Z _eff lub Z *), wykorzystuje się następujące równanie zaproponowane przez Slatera:

Z * = Z - S

Z * odnosi się do efektywnego ładunku jądrowego.

Z to liczba protonów obecnych w jądrze atomu (lub liczba atomowa).

S to średnia liczba elektronów znajdujących się między jądrem a badanym elektronem (liczba elektronów, które nie są walencyjne).

Skuteczny ładunek jądrowy potasu

Oznacza to, że mając w jądrze 19 protonów, jego ładunek jądrowy wynosi +19. Skoro mówimy o neutralnym atomie, oznacza to, że ma on taką samą liczbę protonów i elektronów (19).

W tym porządku pomysłów efektywny ładunek jądrowy potasu oblicza się w wyniku operacji arytmetycznej, odejmując liczbę wewnętrznych elektronów od jego ładunku jądrowego, jak podano poniżej:

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

Innymi słowy, elektron walencyjny jest chroniony przez 2 elektrony z pierwszego poziomu (ten najbliżej jądra), 8 elektronów z drugiego poziomu i 8 kolejnych elektronów z trzeciego i przedostatniego poziomu; to znaczy, te 18 elektronów wywiera efekt ekranujący, który chroni ostatni elektron przed siłami wywieranymi przez jądro.

Jak widać, wartość efektywnego ładunku jądrowego pierwiastka można określić na podstawie jego stopnia utlenienia. Należy zauważyć, że dla konkretnego elektronu (na dowolnym poziomie energii) obliczenie efektywnego ładunku jądrowego jest inne.

Wyjaśnienie przykładów skutecznego ładunku jądrowego potasu

Oto dwa przykłady obliczania efektywnego ładunku jądrowego odbieranego przez dany elektron walencyjny na atomie potasu.

- Po pierwsze, jego konfiguracja elektroniczna jest wyrażona w następującej kolejności: (1 s) (2 s, 2 p) (3 s, 3 p) (3 d) (4 s, 4 p) (4 d) (4 f ) (5 s, 5 p) i tak dalej.

- Żaden elektron na prawo od grupy (ns, np) nie bierze udziału w obliczeniach.

- Każdy elektron w grupie (ns, np) wnosi 0,35. Każdy elektron na poziomie (n-1) wnosi 0,85.

- Każdy elektron na poziomie (n-2) lub niższym wnosi 1,00.

- Gdy chroniony elektron znajduje się w grupie (nd) lub (nf), każdy elektron z grupy na lewo od grupy (nd) lub (nf) wnosi 1,00.

W ten sposób rozpoczyna się obliczenia:

Pierwszy przykład

W przypadku, gdy jedyny elektron w najbardziej zewnętrznej powłoce atomu znajduje się na orbicie 4 s, jego efektywny ładunek jądrowy można określić w następujący sposób:

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

Następnie oblicza się średnią liczbę elektronów nienależących do najbardziej zewnętrznego poziomu:

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

Biorąc wartość S, przystępujemy do obliczenia Z *:

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

Drugi przykład

W tym drugim przypadku jedyny elektron walencyjny znajduje się na orbicie 4 s. Jego efektywny ładunek jądrowy można określić w ten sam sposób:

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

Ponownie obliczana jest średnia liczba elektronów niewalencyjnych:

S = (18 x (1,00)) = 18,00

Wreszcie, mając wartość S, możemy obliczyć Z *:

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

wniosek

Porównując poprzednie wyniki można zauważyć, że elektron obecny na orbicie 4 s jest przyciągany do jądra atomu przez siły większe niż te, które przyciągają elektron znajdujący się na orbicie 3 d. Dlatego elektron na orbicie 4 s ma mniejszą energię niż na orbitalu 3 d.

Stąd wnioskuje się, że elektron może znajdować się na orbicie 4 s w stanie podstawowym, podczas gdy na orbicie 3 d znajduje się w stanie wzbudzonym.

Bibliografia

1. Wikipedia. (2018). Wikipedia. Odzyskany z en.wikipedia.org
2. Chang, R. (2007). Chemia. Wydanie dziewiąte (McGraw-Hill).
3. Sanderson, R. (2012). Wiązania chemiczne i energia wiązań. Odzyskany z books.google.co.ve
4. Facer. G. (2015). George Facer, student chemii Edexcel A Level - książka 1. Odzyskany z books.google.co.ve
5. Raghavan, PS (1998). Pojęcia i problemy chemii nieorganicznej. Odzyskany z books.google.co.ve