Mendeleev

Efektīvais kodola lādiņš

Efektīvais kodola lādiņš Zₑff raksturo tīro pievilkšanas spēku, ko konkrēts elektrons jūt no kodola daudzelektronu atomā. Modelis Zₑff = Z − S atdala īsto kodola lādiņu Z no ekranēšanas S, taču Zₑff ir atkarīgs no orbitāles un nav viens tieši izmērāms “atoma lādiņš”. Salīdzinājumos vienmēr jānorāda, kurš elektrons vai orbitāle tiek aplūkota, jo iekšējā un valences elektrona ekranēšana vienā atomā būtiski atšķiras.

No kodola lādiņa līdz tīrajai pievilkšanai

Z un Zₑff. Ūdeņradī nav citu elektronu. Daudzelektronu atomā katru elektronu pievelk kodols un vienlaikus atgrūž pārējie elektroni.

+Zcore e⁻valence e⁻Zₑff = Z − Sattraction + repulsionnet inward pull
Efektīvais kodola lādiņš

Iekšējais elektrons. Iekšējie elektroni daudz laika atrodas kodola tuvumā un ir mazāk ekranēti, tāpēc jūt lielu tīro pievilkšanu.

Valences elektrons. Valences elektrons parasti ir tālāk un ārpus lielas iekšējā elektronu blīvuma daļas, tāpēc jūt daudz mazāku efektīvo lādiņu.

Iespiešanās

Pie līdzīga n s orbitāles iespiežas kodola tuvumā vairāk nekā p, d un f. Lielāka iespiešanās nozīmē vājāku ekranēšanu.

Periodiskā uzvedība

Pāri periodam

Z palielinās, bet jaunie valences elektroni parasti paliek tajā pašā galvenajā čaulā. Vienas čaulas elektroni ekranē nepilnīgi, tādēļ Zₑff parasti aug.

nucleusouter regionpenetration changes screening
Efektīvais kodola lādiņš

Lejup pa grupu

Parādās jaunas aizpildītas iekšējās čaulas, kas stipri ekranē ārējo elektronu un palielina valences orbitāles izmēru.

Saistība ar rādiusu

Lielāks Zₑff vienā galvenajā čaulā savelk valences elektronu blīvumu un parasti samazina atoma rādiusu.

Saistība ar jonizāciju

Stiprāka tīrā pievilkšana parasti palielina pirmo jonizācijas enerģiju, lai gan apakšlīmeņu enerģijas un elektronu pārošanās rada novirzes.

Mainiet vērtību — rezultāts atjaunojas uzreiz.

Novērtējums ar Sletera noteikumiem

Kas ir S

S ir citu elektronu ekranējošo ieguldījumu efektīva summa; dažādas čaulas un apakšlīmeņi nav vienlīdzīgi.

Na 3s piemērs

Na 3s elektronam Sletera noteikumi dod aptuveni S≈8,8 un Zₑff≈11−8,8≈2,2. Tas ir modeļa novērtējums, nevis tieši mērīta konstante.

Empīriski koeficienti

Koeficienti sarežģīto daudzelektronu sadalījumu pārvērš vienkāršā skaitīšanas shēmā. Tie ir noderīgi salīdzināšanai, bet neaizstāj kvantu ķīmijas aprēķinu.

Orbitāļu atkarība

3s, 3p un iekšējie elektroni vienā atomā atšķirīgas iespiešanās un ekranēšanas dēļ jūt atšķirīgu Zₑff.

Modeļa pārbaude

Spektri un enerģijas

Jonizācijas enerģijas, spektrālās līnijas un aprēķinātas orbitāļu enerģijas ļauj pārbaudīt, vai modelis pareizi apraksta elektronu saistījumu.

Nav vienīgais cēlonis

Zₑff sasaista daudzas periodiskās tendences, bet ķīmiju nosaka arī apakšlīmeņu enerģija, pārošanās, korelācija un ģeometrija.

Uzdevumi

Na 3s

Ja Z=11 un S=8,8, cik ir Zₑff?

Risinājums

Zₑff=2,2.

Pāri periodam

Kurš parasti jūt lielāku Zₑff — Na 3s vai Cl 3p?

Risinājums

Cl 3p, jo kodola lādiņš 3. periodā pieaug ātrāk nekā vienas čaulas ekranēšana.

4s un 4p

Kāpēc 4s var būt stiprāk stabilizēta nekā 4p?

Risinājums

4s vairāk iespiežas kodola tuvumā un tādēļ tiek mazāk ekranēta.