Potasyumun Etkili Nükleer Yükü: İçerdikleri (Örneklerle)

Etkili nükleer potasyum yükü + 1'dir. Etkili nükleer yük, bir elektronun birden fazla elektron içeren bir atoma ait olduğu toplam pozitif yüktür. "Etkili" terimi, elektronları daha yüksek yörüngelere karşı korumak için çekirdeğin yakınındaki elektronların negatif yüklerinden kaynaklanan koruma etkisini açıklar.

Bu özellik, atom boyutları veya iyon oluşturma eğilimleri gibi elementlerin diğer özellikleri ile doğrudan ilişkilidir. Bu şekilde, etkili nükleer yük kavramı, elementlerin periyodik özelliklerinde bulunan korumanın sonuçlarının daha iyi anlaşılmasını sağlar.

Ek olarak, birden fazla elektrona sahip atomlarda - yani polielektronik atomlarda - elektronların korunmasının varlığı, atomun çekirdeğinin protonları (pozitif yüklü parçacıklar) arasındaki elektrostatik çekim kuvvetlerinde bir düşüş meydana getirir. ve dış seviyelerde elektronlar.

Buna karşılık, elektronların polielektronik olarak kabul edilen atomlarda itdiği kuvvet, çekirdeğin bu parçacıklara uyguladığı çekici kuvvetlerin zıt yük ile etkilerini önler.

Etkili nükleer yük nedir?

Sadece bir elektrona sahip bir atom (hidrojen tipi) olduğunda, bu tek elektron çekirdeğin net pozitif yükünü algılar. Öte yandan, bir atomun birden fazla elektrona sahip olması durumunda, tüm harici elektronların çekirdeğe olan çekiciliği ve aynı anda bu elektronlar arasındaki itiş gücü yaşanır.

Genel olarak, bir elemanın etkin nükleer yükü arttıkça, elektronlar ve çekirdek arasındaki çekici kuvvetlerin daha büyük olduğu söylenir.

Aynı şekilde, bu etki büyüdükçe, dış elektronların bulunduğu yörüngeye ait enerji o kadar düşük olur.

Ana gruptaki elementlerin çoğu için (aynı zamanda temsili elementler de denir), bu özellik soldan sağa artar, ancak periyodik tabloda yukarıdan aşağıya doğru düşer.

Bir elektronun etkin nükleer yükünün değerini hesaplamak için (Z _eff veya Z *) Slater tarafından önerilen aşağıdaki denklem kullanılır:

Z * = Z - S

Z *, etkili nükleer yükü ifade eder.

Z, atomun çekirdeğinde (veya atom numarası) bulunan protonların sayısıdır.

S, çekirdek ile incelenmekte olan elektron arasındaki ortalama elektron sayısıdır (değerlikli olmayan elektronların sayısı).

Etkili nükleer potasyum yükü

Yukarıdakiler, çekirdeğinde 19 proton bulunduğundan nükleer yükünün +19 olduğunu gösterir. Nötr bir atomdan bahsettiğimizde bu, aynı sayıda proton ve elektron olduğu anlamına gelir (19).

Bu fikir sırasına göre, potasyumun etkin nükleer yükünün, aşağıda belirtildiği gibi nükleer yükünden iç elektron sayısını çıkartarak, bir aritmetik işlemle hesaplandığını biliyoruz:

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

Başka bir deyişle, değerlik elektronu birinci seviyeden 2 elektron (çekirdeğe en yakın), ikinci seviyeden 8 elektron ve üçüncü ve penultimate seviyeden 8 elektron ile korunmaktadır; yani, bu 18 elektron, son elektronu, çekirdeğin üzerine uyguladığı kuvvetlerden koruyan bir koruma etkisi sergiler.

Görülebileceği gibi, bir elementin etkin nükleer yükünün değeri, oksidasyon numarası ile belirlenebilir. Belirli bir elektron için (herhangi bir enerji seviyesinde), etkili nükleer yük hesaplamasının farklı olduğu belirtilmelidir.

Etkili nükleer potasyum yükleme örneklerinin açıklanması

Aşağıda, bir potasyum atomunda belirlenen değerlik elektronu tarafından algılanan etkili nükleer yükü hesaplamak için iki örnek verilmiştir.

- İlk önce elektronik konfigürasyonu şu sırayla ifade edilir: (1 s ) (2 s, 2 p ) (3 s, 3 p ) (3 d ) (4 s, 4 p ) (4 d ) (4 f) ) (5 s, 5 p ) vb.

- Grubun sağındaki elektron (n s, n p ) hesaplamaya katkısı yoktur.

- Gruptaki her elektron (ns, n p ) 0.35 değerine katkıda bulunur. Seviyedeki her bir elektron (n-1) 0, 85'e katkıda bulunur.

- Seviye (n-2) veya daha düşük her elektron 1.00 değerine katkıda bulunur.

- Korunan elektron bir grup (nd) veya ( nf ) 'de olduğunda, grubun solundaki bir gruptaki her elektron (nd) veya ( nf ) 1.00'a katkıda bulunur.

Böylece, hesaplama başlar:

İlk örnek

Atomun en dış tabakasının tek elektronunun 4 sn'lik yörüngesinde olması durumunda, etkili nükleer yükü aşağıdaki gibi belirlenebilir:

(1 s 2) (2 s 22 p 5) (3 s 23 p 6) (3 d 6) (4 s 1)

Daha sonra en dış seviyeye ait olmayan elektronların ortalaması hesaplanır:

S = (8 x (0, 85)) + (10 x 1.00)) = 16.80

S değerini alarak Z * 'yi hesaplamaya devam ediyoruz:

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

İkinci örnek

Bu ikinci durumda, tek değerlik elektronu 4 s yörüngesinde bulunur . Etkili nükleer yükünüzü aynı şekilde belirleyebilirsiniz:

(1 s 2) (2 s 22 p6 ) (3 s 23 p 6) (3 d 1)

Yine, değerlikli olmayan elektronların ortalaması hesaplanır:

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

Son olarak, S değeri ile Z * 'yi hesaplayabiliriz:

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

Sonuç

Önceki sonuçların bir karşılaştırmasını yaparak, 4s orbitalinde bulunan elektronun, 3d orbitalinde bulunan elektronu çekenlerden daha büyük kuvvetler tarafından atomun çekirdeğine çekildiği görülebilir. Bu nedenle, 4 s yörüngesindeki elektron, 3 d yörüngesinden daha düşük bir enerjiye sahiptir.

Bu nedenle, bir elektronun yörüngesindeki 4 s'de temel durumunda, üç yörüngesinde ise heyecanlı bir durumda olabileceği sonucuna varılmıştır.