KALIUMIN TEHOKAS YDINVARAUS: MIKÄ SE ON JA ESIMERKKEJÄ - KEMIA - 2024

Tehokas ydinvaraus kaliumia on +1. Tehokas ydinvaraus on kokonaispositiivinen varaus, jonka havaitsee elektroni, joka kuuluu atomiin, jossa on useampi kuin yksi elektroni. Termi "tehokas" kuvaa suojausvaikutusta, jonka elektronit kohdistavat ytimen lähellä negatiivisesta varauksestaan ​​suojaamaan elektroneja korkeammilta kiertoradoilta.

Tämä ominaisuus liittyy suoraan elementtien muihin ominaisuuksiin, kuten niiden atomimitat tai niiden sijoittautuminen ionien muodostamiseen. Tällä tavoin tehokkaan ydinvarauksen käsite antaa paremman käsityksen läsnä olevan suojauksen vaikutuksista elementtien jaksollisiin ominaisuuksiin.

Lisäksi atomeissa, joissa on useampi kuin yksi elektroni, ts. Polyelektronisissa atomeissa, elektronien suojauksen olemassaolo vähentää atomin ytimen protonien (positiivisesti varautuneiden hiukkasten) välillä olevien sähköstaattisten houkuttelevien voimien määrää. ja elektronit ulkoisilla tasoilla.

Sitä vastoin voima, jolla elektronit hylkivät toisiaan polyelektronisissa atomeissa, estää ytimen näihin vastakkaisesti varautuneisiin hiukkasiin kohdistamien houkuttelevien voimien vaikutuksia.

Mikä on tehokas ydinvaraus?

Kun kyse on atomista, jossa on vain yksi elektroni (vetytyyppi), tämä yksi elektroni havaitsee ytimen positiivisen nettovarauksen. Päinvastoin, kun atomilla on useampi kuin yksi elektroni, se kokee kaikkien ulkoisten elektroneiden vetovoiman kohti ytintä ja samanaikaisesti näiden elektronien välisen repulsion.

Yleisesti sanotaan, että mitä suurempi elementin tehokas ydinvaraus on, sitä suuremmat houkuttelevat voimat elektronien ja ytimen välillä ovat.

Samoin, mitä suurempi tämä vaikutus on, sitä pienempi on kiertorataan kuuluva energia, jossa nämä ulkoiset elektronit sijaitsevat.

Suurimmalla osalla pääryhmäelementtejä (joita kutsutaan myös edustaviksi elementeiksi) tämä ominaisuus kasvaa vasemmalta oikealle, mutta vähenee jaksotaulukon ylhäältä alas.

Elektronin todellisen _{ydinvarauksen} (Z _eff tai Z *) arvon laskemiseksi käytetään seuraavaa Slaterin ehdottamaa yhtälöä:

Z * = Z - S

Z * tarkoittaa tehokasta ydinvarausta.

Z on atomin ytimessä olevien protonien lukumäärä (tai atominumero).

S on ytimen ja tutkittavan elektronin välissä olevien elektronien keskimääräinen lukumäärä (elektronien lukumäärä, jotka eivät ole valenssia).

Tehokas kaliumin ydinvaraus

Tämä merkitsee, että koska ytimessä on 19 protonia, sen ydinvaraus on +19. Kun puhumme neutraalista atomista, tämä tarkoittaa, että siinä on sama määrä protoneja ja elektroneja (19).

Tässä ideajärjestyksessä kaliumin efektiivinen ydinvaraus lasketaan aritmeettisella operaatiolla vähentämällä sisäisten elektronien lukumäärä sen ydinvarauksesta seuraavasti:

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

Toisin sanoen, valenssielektroni on suojattu 2 elektronilla ensimmäiseltä tasolta (joka on lähinnä ydintä), 8 elektronilla toiselta tasolta ja vielä 8 elektronilla kolmannella ja viimeisellä tasolla; ts. nämä 18 elektronia tuottavat suojavaikutuksen, joka suojaa viimeistä elektronia ytimen siihen kohdistamilta voimilta.

Kuten voidaan nähdä, elementin tehokkaan ydinvarauksen arvo voidaan määrittää sen hapetusluvulla. On huomattava, että tietylle elektronille (millä tahansa energiatasolla) efektiivisen ydinvarauksen laskenta on erilainen.

Esimerkkejä kaliumin tehokkaasta ydinvarauksesta selitettiin

Tässä on kaksi esimerkkiä laskettava efektiivinen ydinvaraus, jonka tietyn valenssielektroni havaitsee kaliumiatomilla.

- Ensinnäkin sen elektronikonfiguraatio ilmaistaan ​​seuraavassa järjestyksessä: (1 s) (2 s, 2 p) (3 s, 3 p) (3 d) (4 s, 4 p) (4 d) (4 f) (5 s, 5 p) ja niin edelleen.

- Mikään ryhmä oikealla puolella oleva elektroni (ns, np) ei vaikuta laskelmaan.

- Jokainen ryhmän elektroni (ns, np) tuottaa 0,35. Jokainen (n-1) -tason elektroni tuottaa 0,85.

- Jokainen taso (n-2) tai alempi elektroni tuottaa 1,00.

- Kun suojattu elektroni on ryhmässä (nd) tai (nf), ryhmän jokainen elektroni ryhmän (nd) tai (nf) vasemmalla puolella on 1,00.

Laskenta alkaa siten:

Ensimmäinen esimerkki

Siinä tapauksessa, että atomin uloimmassa kuoressa ainoa elektroni on 4 s: n kiertoradalla, sen tehokas ydinvaraus voidaan määrittää seuraavasti:

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

Sen jälkeen lasketaan niiden elektronien keskimääräinen lukumäärä, jotka eivät kuulu syrjäisimmälle tasolle:

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

Otetaan S: n arvo, lasketaan Z *:

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

Toinen esimerkki

Tässä toisessa tapauksessa ainoa valenssielektroni on 4 s: n kiertoradalla. Sen tehokas ydinvaraus voidaan määrittää samalla tavalla:

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

Jälleen lasketaan epävalenssielektronien keskimääräinen lukumäärä:

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

Lopuksi voimme laskea arvon S avulla Z *:

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

johtopäätös

Verrattuna aikaisempiin tuloksiin voidaan havaita, että 4 s: n kiertoradalla oleva elektroni houkuttelee atomin ytimeen suuremmilla voimilla kuin ne, jotka houkuttelevat 3 d-kiertoradalla sijaitsevaa elektronia. Siksi 4 s: n kiertoradan elektronilla on alhaisempi energia kuin 3 d: n kiertoradalla.

Siten päätellään, että elektroni voi sijaita 4 s: n kiertoradalla sen perustilassaan, kun taas 3 d: n kiertoradalla se on kiihtyneessä tilassa.

Viitteet

1. Wikipedia. (2018). Wikipedia. Palautettu osoitteesta en.wikipedia.org
2. Chang, R. (2007). Kemia. Yhdeksäs painos (McGraw-Hill).
3. Sanderson, R. (2012). Kemialliset sidokset ja sidokset energiaan. Palautettu osoitteesta books.google.co.ve
4. Tyhjennyskauha. G. (2015). George Facerin Edexcel A -tason kemian opiskelija - Kirja 1. Palautettu osoitteesta books.google.co.ve
5. Raghavan, PS (1998). Epäorgaanisen kemian käsitteet ja ongelmat. Palautettu osoitteesta books.google.co.ve