Mendeleev

Efektyvusis branduolio krūvis

Efektyvusis branduolio krūvis Zₑff apibūdina grynąją branduolio trauką, kurią konkretus elektronas patiria daugelektroniame atome. Schema Zₑff = Z − S atskiria tikrąjį branduolio krūvį Z ir ekranavimą S, tačiau Zₑff priklauso nuo orbitalės ir nėra vienas tiesiogiai išmatuojamas „atomo krūvis“.

Nuo branduolio krūvio iki grynosios traukos

Z ir Zₑff. Vandenilyje kitų elektronų nėra. Daugelektroniame atome kiekvieną elektroną traukia branduolys ir kartu stumia kiti elektronai.

+Zcore e⁻valence e⁻Zₑff = Z − Sattraction + repulsionnet inward pull
Efektyvusis branduolio krūvis

Vidinis elektronas. Vidiniai elektronai daug laiko praleidžia arti branduolio ir yra silpniau ekranuojami, todėl jaučia didelę grynąją trauką.

Valentinis elektronas. Valentinis elektronas paprastai yra toliau ir už didelės vidinių elektronų tankio dalies, todėl jaučia daug mažesnį efektyvųjį krūvį.

Prasiskverbimas

Esant panašiam n, s orbitalės prasiskverbia arčiau branduolio labiau nei p, d ir f. Didesnis prasiskverbimas reiškia mažesnį ekranavimą.

Periodinis kitimas

Per periodą

Didėjant Z, nauji valentininiai elektronai dažniausiai lieka tame pačiame pagrindiniame sluoksnyje. To paties sluoksnio ekranavimas nepilnas, todėl Zₑff paprastai didėja.

nucleusouter regionpenetration changes screening
Efektyvusis branduolio krūvis

Žemyn grupe

Atsiranda papildomi užpildyti vidiniai sluoksniai, stipriai ekranuojantys išorinį elektroną ir didinantys jo orbitalės dydį.

Ryšys su spinduliu

Didesnis Zₑff tame pačiame pagrindiniame sluoksnyje sutraukia valentinį elektronų debesį ir dažniausiai mažina atomo spindulį.

Ryšys su jonizacija

Didesnė grynoji trauka paprastai didina pirmąją jonizacijos energiją, nors posluoksnių energijos ir poravimasis sukelia svarbių nuokrypių.

Pakeiskite reikšmę — rezultatas atnaujinamas iš karto.

Slaterio taisyklių įvertis

Kas yra S

S yra kitų elektronų ekranavimo įnašų efektinė suma; skirtingi sluoksniai ir posluoksniai prisideda nevienodai.

Na 3s pavyzdys

Na 3s elektronui Slaterio taisyklės duoda maždaug S≈8,8, todėl Zₑff≈11−8,8≈2,2. Tai modelinis įvertis, ne tiesioginė konstanta.

Empiriniai koeficientai

Koeficientai sudėtingą daugelektronį pasiskirstymą pakeičia paprasta skaičiavimo schema. Ji naudinga lyginant, bet nepakeičia kvantcheminių skaičiavimų.

Priklausomybė nuo orbitalės

To paties atomo 3s, 3p ir vidiniai elektronai dėl skirtingo prasiskverbimo ir ekranavimo jaučia skirtingą Zₑff.

Kaip tikrinamas modelis

Spektrai ir energijos

Jonizacijos energijos, spektrinės linijos ir apskaičiuotos orbitalių energijos leidžia tikrinti, ar modelis teisingai aprašo elektronų surišimą.

Ne vienintelė priežastis

Zₑff sieja daug periodinių tendencijų, bet chemines savybes lemia ir posluoksnių energija, poravimasis, koreliacija bei geometrija.

Užduotys

Na 3s

Jei Z=11 ir S=8,8, kiek yra Zₑff?

Sprendimas

Zₑff=2,2.

Per periodą

Kas paprastai jaučia didesnį Zₑff — Na 3s ar Cl 3p?

Sprendimas

Cl 3p, nes branduolio krūvis per 3 periodą didėja greičiau negu to paties sluoksnio ekranavimas.

4s ir 4p

Kodėl 4s gali būti stipriau stabilizuota už 4p?

Sprendimas

4s geriau prasiskverbia branduolio link ir todėl yra mažiau ekranuojama.