2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
U polielektronskim atomima, protoni u jezgru ne vrše istu silu privlačenja na sve elektrone podjednako. To je zbog efekata ekrana uzrokovanih elektronima bliže jezgri u odnosu na one dalje. Efektivni nuklearni naboj je razlika između neto nuklearnog naboja (koji zavisi od atomskog broja elementa) i konstante efekta ekrana s, to je stvarna sila koju jezgro vrši na određeni elektron.
Z je broj protona i elektrona u atomu, dat njegovim atomskim brojem, a s je vrijednost konstante zaštite, koja ovisi o broju elektrona razdvajanje atoma, jezgra dotičnog elektrona, a zavisi i od atomskih orbitala u kojima se nalaze elektroni koji izazivaju efekt ekrana.
Na ovaj efekat utiču i elektroni koji su na istom energetskom nivou kao i elektron u pitanju. Elektroni u energetskim nivoima nemaju uticaja na ovu konstantu.
Efektivno nuklearno punjenje može se izračunati prema Slaterovim pravilima, koji ih je formulirao 1930:
- Elektroni locirani u orbitali višeg nivoa doprinose 0 (zbiru koji rezultira konstantom zaštite s)
- Svaki elektron na istom nivou doprinosi 0, 35. (osim ako je nivo 1s, koji oduzima 0,30).
- Elektroni u neposrednom nižem nivou, ako su u s ili p orbitalama doprinose 0,85, ako su u d ili f orbitalama doprinose po 1,0.
- Elektroni ispod nivoa, doprinose po 1.0.
Dakle, da bismo izračunali efektivni nuklearni naboj, prvo stavljamo elektrone atoma u njihove atomske orbitale:
1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 4f, itd
Onda, da bismo izračunali efektivni nuklearni naboj na datom elektronu, moramo izračunati s i za to uzimamo u obzir elektrone koji su na nižim ili jednakim energetskim nivoima, a to su oni koji uzrokuju zaštitu, kao što je naznačeno u gornjoj tabeli, prema Slaterovim pravilima.
Dakle, na primjer da bismo izračunali efektivni nuklearni naboj na 4s elektronu atoma cinka (atomski broj 30), moramo prvo postaviti elektrone u odgovarajuće atomske orbitale:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2
Zatim izračunajte vrijednost koju će svaki elektron istog nivoa i nižih nivoa oduzeti od ukupnog nuklearnog naboja, odnosno prema gornjoj tabeli:
1 elektron na nivou 4 s.. …………………..oduzima 0,35
8 elektrona na nivou 3 s i 3 p ………..preostalo po 0,85
10 elektrona na nivou 3 d.. ……………..ostalo po 1,0
8 elektrona na nivou 2 s i 2 p. …………preostalo 1, 0 svaki.
2 elektrona na nivou 1 s………………….. oduzmi 1, 0 svakijedan.
Onda izračunavamo s:
s=(1. 0, 35) + (20. 1) + (8. 0, 85)=27, 15
Efikasni nuklearni naboj za elektron u 4s orbitali cinka bi bio
Z ef=30 – 27, 15=2, 85
Ova kalkulacija je jednostavna, iako nije tačna, pošto je Slater smatrao elektrone orbitala s i p sa istom vrijednošću, što nije baš slučaj.
