Etkin nükleer yük - Effective nuclear charge
Etkili nükleer yük, bir polielektronik atomdaki bir elektronun yaşadığı gerçek pozitif (nükleer) yük miktarıdır. "Etkili" terimi, negatif yüklü elektronların koruyucu etkisi, iç katmanın itici etkisinden dolayı daha yüksek yörüngenin tam nükleer yükünü deneyimlemesini engellediği için kullanılır. Bir elektronun deneyimlediği etkin nükleer yüke çekirdek yükü de denir. Atomun oksidasyon sayısı ile nükleer yükün gücünü belirlemek mümkündür. Elementlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin çoğu, elektronik konfigürasyon temelinde açıklanabilir. Periyodik tablodaki iyonlaşma enerjilerinin davranışını düşünün. İyonizasyon potansiyelinin büyüklüğünün aşağıdaki faktörlere bağlı olduğu bilinmektedir:
1. Atomun boyutu;
2. Nükleer yük;
3. İç kabukların perdeleme etkisi ve;
4. En dıştaki elektronun, içteki elektron tarafından kurulan yük bulutuna nüfuz etme derecesi.
Periyodik tabloda, Etkili nükleer yük, bir periyot boyunca hem bir grupta aşağı hem de soldan sağa artar.
hesaplamalar
Tek elektronlu bir atomda, bu elektron pozitif çekirdeğin tam yükünü yaşar . Bu durumda etkin nükleer yük Coulomb yasası ile hesaplanabilir .
Bununla birlikte, çok elektronlu bir atomda, dış elektronlar aynı anda pozitif çekirdeğe çekilir ve negatif yüklü elektronlar tarafından itilir. Böyle bir elektron üzerindeki etkin nükleer yük, aşağıdaki denklemle verilir:
nerede
- Z , çekirdekteki proton sayısıdır ( atom numarası ) ve
- S , ekranlama sabitidir.
S , en basiti " Slater kuralları " olarak bilinen ( John C. Slater'den sonra adlandırılan ) çeşitli kural kümelerinin sistematik uygulamasıyla bulunabilir . Douglas Hartree etkili tanımlanan Z a Hartree-Fock olmak yörünge:
nerede
- hidrojen için yörüngenin ortalama yarıçapıdır ve
- nükleer yük Z olan bir proton konfigürasyonu için yörüngenin ortalama yarıçapıdır .
değerler
Güncellenmiş etkin nükleer yük değerleri Clementi ve ark. 1963 ve 1967'de. Çalışmalarında, SCF hesaplamalarıyla uyumlu etkili nükleer yük değerleri üretmek için tarama sabitleri optimize edildi. Tahmine dayalı bir model olarak faydalı olmasına rağmen, elde edilen tarama sabitleri, nitel bir atomik yapı modeli olarak çok az kimyasal içgörü içerir.
H | o | |||||||||||||||||
Z | 1 | 2 | ||||||||||||||||
1s | 1.000 | 1.688 | ||||||||||||||||
Li | olmak | B | C | n | Ö | F | Ne | |||||||||||
Z | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||||||||||
1s | 2.691 | 3.685 | 4.680 | 5.673 | 6.665 | 7.658 | 8.650 | 9.642 | ||||||||||
2s | 1.279 | 1.912 | 2.576 | 3.217 | 3.847 | 4.492 | 5.128 | 5.758 | ||||||||||
2p | 2.421 | 3.136 | 3.834 | 4.453 | 5.100 | 5.758 | ||||||||||||
Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | |||||||||||
Z | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||
1s | 10.626 | 11.609 | 12.591 | 13.575 | 14.558 | 15.541 | 16.524 | 17.508 | ||||||||||
2s | 6.571 | 7.392 | 8.214 | 9.020 | 9.825 | 10.629 | 11.430 | 12.230 | ||||||||||
2p | 6.802 | 7.826 | 8.963 | 9.945 | 10.961 | 11.977 | 12.993 | 14.008 | ||||||||||
3s | 2.507 | 3.308 | 4.117 | 4.903 | 5.642 | 6.367 | 7.068 | 7.757 | ||||||||||
3p | 4.066 | 4.285 | 4.886 | 5.482 | 6.116 | 6.764 | ||||||||||||
K | CA | sc | Ti | V | cr | Mn | Fe | ortak | Ni | Cu | çinko | ga | Ge | Olarak | Gör | Br | Kr | |
Z | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 |
1s | 18.490 | 19.473 | 20.457 | 21.441 | 22.426 | 23.414 | 24.396 | 25.381 | 26.367 | 27.353 | 28.339 | 29.325 | 30.309 | 31.294 | 32.278 | 33.262 | 34.247 | 35.232 |
2s | 13.006 | 13.776 | 14.574 | 15.377 | 16.181 | 16.984 | 17.794 | 18.599 | 19.405 | 20.213 | 21.020 | 21.828 | 22.599 | 23.365 | 24.127 | 24.888 | 25.643 | 26.398 |
2p | 15.027 | 16.041 | 17.055 | 18.065 | 19073 | 20.075 | 21.084 | 22.089 | 23.092 | 24.095 | 25.097 | 26.098 | 27.091 | 28.082 | 29.074 | 30.065 | 31.056 | 32.047 |
3s | 8.680 | 9.602 | 10.340 | 11.033 | 11.709 | 12.368 | 13.018 | 13.676 | 14.322 | 14.961 | 15.594 | 16.219 | 16.996 | 17.790 | 18.596 | 19.403 | 20.219 | 21.033 |
3p | 7.726 | 8.658 | 9.406 | 10.104 | 10.785 | 11.466 | 12.109 | 12.778 | 13.435 | 14.085 | 14.731 | 15.369 | 16.204 | 17.014 | 17.850 | 18.705 | 19,571 | 20.434 |
4s | 3.495 | 4.398 | 4.632 | 4.817 | 4.981 | 5.133 | 5.283 | 5.434 | 5.576 | 5.711 | 5.842 | 5.965 | 7.067 | 8.044 | 8.944 | 9.758 | 10.553 | 11.316 |
3 boyutlu | 7.120 | 8.141 | 8.983 | 9.757 | 10.528 | 11.180 | 11.855 | 12.530 | 13.201 | 13.878 | 15.093 | 16.251 | 17.378 | 18.477 | 19.559 | 20.626 | ||
4p | 6.222 | 6.780 | 7.449 | 8.287 | 9.028 | 9.338 | ||||||||||||
Rb | Bay | Y | Zr | not | ay | Tc | Ru | Rh | PD | Ag | CD | İçinde | Sn | Sb | Te | ben | Xe | |
Z | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 |
1s | 36.208 | 37.191 | 38.176 | 39.159 | 40.142 | 41.126 | 42.109 | 43.092 | 44.076 | 45.059 | 46.042 | 47.026 | 48.010 | 48.992 | 49.974 | 50.957 | 51.939 | 52.922 |
2s | 27.157 | 27.902 | 28.622 | 29.374 | 30.125 | 30.877 | 31.628 | 32.380 | 33.155 | 33.883 | 34.634 | 35.386 | 36.124 | 36.859 | 37.595 | 38.331 | 39.067 | 39.803 |
2p | 33.039 | 34.030 | 35.003 | 35.993 | 36.982 | 37.972 | 38.941 | 39.951 | 40.940 | 41.930 | 42.919 | 43.909 | 44.898 | 45.885 | 46.873 | 47.860 | 48.847 | 49.835 |
3s | 21.843 | 22.664 | 23.552 | 24.362 | 25.172 | 25.982 | 26.792 | 27.601 | 28.439 | 29.221 | 30.031 | 30.841 | 31.631 | 32.420 | 33.209 | 33.998 | 34.787 | 35.576 |
3p | 21.303 | 22.168 | 23.093 | 23.846 | 24.616 | 25.474 | 26.384 | 27.221 | 28.154 | 29.020 | 29.809 | 30.692 | 31.521 | 32.353 | 33.184 | 34.009 | 34.841 | 35.668 |
4s | 12.388 | 13.444 | 14.264 | 14.902 | 15.283 | 16.096 | 17.198 | 17.656 | 18.582 | 18.986 | 19.865 | 20.869 | 21.761 | 22.658 | 23.544 | 24.408 | 25.297 | 26.173 |
3 boyutlu | 21.679 | 22.726 | 25.397 | 25.567 | 26.247 | 27.228 | 28.353 | 29.359 | 30.405 | 31.451 | 32.540 | 33.607 | 34.678 | 35.742 | 36.800 | 37.839 | 38.901 | 39.947 |
4p | 10.881 | 11.932 | 12.746 | 13.460 | 14.084 | 14.977 | 15.811 | 16.435 | 17.140 | 17.723 | 18.562 | 19.411 | 20.369 | 21.265 | 22.181 | 23.122 | 24.030 | 24.957 |
5s | 4.985 | 6.071 | 6.256 | 6.446 | 5.921 | 6.106 | 7.227 | 6.485 | 6.640 | (boş) | 6.756 | 8.192 | 9.512 | 10.629 | 11.617 | 12.538 | 13.404 | 14.218 |
4d | 15.958 | 13.072 | 11.238 | 11.392 | 12.882 | 12.813 | 13.442 | 13.618 | 14.763 | 15.877 | 16.942 | 17.970 | 18.974 | 19.960 | 20.934 | 21.893 | ||
5p | 8.470 | 9.102 | 9.995 | 10.809 | 11.612 | 12.425 |
nükleer yük ile karşılaştırma
Nükleer yük, bir atomun çekirdeğinin elektrik yükü olup, çekirdekteki proton sayısı ile temel yükün çarpımına eşittir . Buna karşılık, etkili nükleer yük , değerlik elektronları üzerinde etkili olan nükleer protonların çekici pozitif yüküdür; bu, koruyucu etki nedeniyle çekirdekte bulunan toplam proton sayısından her zaman daha azdır .
Ayrıca bakınız
- atomik yörüngeler
- çekirdek şarj
- d-blok kasılması (veya skandid kasılması)
- elektronegatiflik
- lantanit kasılma
- Koruma etkisi
- Slater tipi yörüngeler
- değerlik elektronları
- Zayıf şarj
Referanslar
- ^ Clementi, E.; Raimondi, DL (1963). "SCF Fonksiyonlarından Atomik Tarama Sabitleri". J. Chem. Fizik . 38 (11): 2686-2689. Bibcode : 1963JChPh..38.2686C . doi : 10.1063/1.1733573 .
- ^ Clementi, E.; Raimondi, DL; Reinhardt, WP (1967). "SCF Fonksiyonlarından Atomik Tarama Sabitleri. II. 37 ila 86 Elektronlu Atomlar". Kimyasal Fizik Dergisi . 47 : 1300-1307. Bibcode : 1967JChPh..47.1300C . doi : 10.1063/1.1712084 .
- ^ 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 .
Kaynaklar
- Brown, Theodore; LeMay, HE; & Bursten, Bruce (2002). Kimya: Merkez Bilim (8. gözden geçirilmiş baskı). Upper Saddle River, New Jersey 07458: Prentice-Hall. ISBN 0-13-06142-5 .