Bagikan:
Konsep Beban Nuklir yang Efektif, Cara Menghitung dan Contoh
itu beban nuklir yang efektif (Zef) adalah gaya tarik yang diberikan oleh nukleus pada salah satu elektron setelah dikurangi oleh efek penyaringan dan penetrasi. Jika tidak ada efek seperti itu, elektron akan merasakan gaya atraktif dari muatan nuklir aktual Z.
Pada gambar yang lebih rendah kita memiliki model atom Bohr untuk atom fiktif. Nukleusnya memiliki muatan nuklir Z = + n, yang menarik elektron yang mengorbit (lingkaran biru). Dapat dilihat bahwa dua elektron berada dalam orbit yang lebih dekat ke nukleus, sedangkan elektron ketiga terletak pada jarak yang lebih jauh dari ini..
Elektron ketiga mengorbit merasakan tolakan elektrostatik dari dua elektron lainnya, sehingga nukleus menariknya dengan kekuatan yang lebih sedikit; yaitu, interaksi nukleus-elektron berkurang sebagai akibat dari perisai dua elektron pertama.
Kemudian, dua elektron pertama merasakan gaya tarik yang menarik dari muatan + n, tetapi yang ketiga mengalami muatan inti efektif dari + (n-2).
Namun, kata Zef akan valid hanya jika jarak (jari-jari) ke nukleus dari semua elektron selalu konstan dan didefinisikan, menempatkan muatan negatifnya (-1).
Indeks
- 1 Konsep
- 1.1 Efek penetrasi dan penyaringan
- 2 Cara menghitungnya?
- 2.1 Aturan Slater
- 3 Contoh
- 3.1 Tentukan Zef untuk elektron orbital 2s2 dalam berilium
- 3.2 Tentukan Zef untuk elektron dalam orbital fosfor 3
- 4 Referensi
Konsep
Proton menentukan inti dari unsur-unsur kimia, dan elektron identitasnya dalam seperangkat karakteristik (kelompok-kelompok tabel periodik).
Proton meningkatkan muatan nuklir Z pada laju n +1, yang dikompensasi dengan penambahan elektron baru untuk menstabilkan atom.
Ketika jumlah proton meningkat, nukleus "ditutupi" oleh awan elektron yang dinamis, di mana daerah tempat mereka bersirkulasi ditentukan oleh distribusi probabilitas dari bagian radial dan sudut dari fungsi gelombang ( orbital).
Dari pendekatan ini, elektron tidak mengorbit di wilayah tertentu dari ruang di sekitar nukleus, tetapi, seolah-olah mereka adalah bilah kipas yang berputar dengan cepat, mereka memudar menjadi bentuk orbital yang diketahui, s, p, d dan f.
Karena alasan ini, muatan negatif -1 elektron didistribusikan oleh daerah-daerah yang menembus orbital; semakin besar efek penetrasi, semakin besar muatan nuklir efektif yang akan dialami elektron di orbital.
Efek penetrasi dan penyaringan
Menurut penjelasan sebelumnya, elektron dari lapisan dalam tidak berkontribusi muatan -1 terhadap tolakan stabilisasi elektron dari lapisan luar..
Namun, kernel ini (lapisan yang sebelumnya diisi oleh elektron) berfungsi sebagai "dinding" yang mencegah gaya tarik inti dari mencapai elektron terluar.
Ini dikenal sebagai efek layar atau efek skrining. Juga, tidak semua elektron pada lapisan terluar mengalami besaran efek yang sama; misalnya, jika mereka menempati orbital yang memiliki karakter penetrasi tinggi (yaitu, ia transit sangat dekat dengan nukleus dan orbital lainnya), maka akan terasa Zef yang lebih besar.
Akibatnya, ada urutan stabilitas energi berdasarkan Zef ini untuk orbital: s Ini berarti bahwa orbital 2p memiliki energi yang lebih tinggi (kurang stabil oleh muatan inti) daripada orbital 2s. Semakin buruk efek penetrasi yang diberikan oleh orbital, semakin rendah efek layarnya pada sisa elektron eksternal. Orbital d dan f menunjukkan banyak lubang (titik) di mana nukleus menarik elektron lain. Dengan asumsi bahwa muatan negatif berada, rumus untuk menghitung Zef untuk elektron apa pun adalah: Zef = Z - σ Dalam rumus tersebut, σ adalah konstanta pelindung yang ditentukan oleh elektron kernel. Ini karena, secara teoretis, elektron terluar tidak berkontribusi terhadap perisai elektron internal. Dengan kata lain, 1s2 Melindungi elektron 2s1, tapi 2s1 tidak melindungi elektron Z ke 1s2. Jika Z = 40, mengabaikan efek yang disebutkan, maka elektron terakhir akan mengalami Zef sama dengan 1 (40-39). Aturan Slater adalah perkiraan yang baik dari nilai Zef untuk elektron dalam atom. Untuk menerapkannya, perlu mengikuti langkah-langkah di bawah ini: 1- Konfigurasi elektronik atom (atau ion) harus ditulis sebagai berikut: (1s) (2s 2p) (3s 3p) (3d) (4s 4p) (4d) (4f) ... 2- Elektron di sebelah kanan yang dipertimbangkan tidak berkontribusi pada efek pelindung. 3- Elektron yang berada dalam kelompok yang sama (ditandai oleh tanda kurung) menyumbang 0,35 muatan elektron kecuali jika itu adalah gugus 1, yang berada pada tempatnya 0,30. 4- Jika elektron menempati orbital s atau p, maka semua orbital n-1 berkontribusi 0,85, dan semua orbital n-2 unit. 5- Jika elektron menempati orbital d atau f, semua yang berada di sebelah kiri berkontribusi dengan satu unit. Mengikuti mode representasi Slater, konfigurasi elektronik Be (Z = 4) adalah: (1s2) (2s22p0) Seperti dalam orbital ada dua elektron, salah satu dari ini berkontribusi untuk melindungi yang lain, dan orbital 1s adalah n-1 dari orbital 2s. Kemudian, mengembangkan jumlah aljabar memiliki yang berikut: (0.35) (1) + (0.85) (2) = 2.05 0,35 berasal dari elektron 2s, dan 0,85 dari dua elektron dari 1s. Sekarang, menerapkan formula Zef: Zef = 4 - 2.05 = 1.95 Apa artinya ini? Ini berarti bahwa elektron di orbital 2s2 mereka mengalami muatan +1.95 yang menarik mereka ke nukleus, bukannya muatan sebenarnya +4. Sekali lagi, lanjutkan seperti pada contoh sebelumnya: (1s2) (2s22p6) (3s23p3) Sekarang jumlah aljabar dikembangkan untuk menentukan σ: (, 35) (4) + (0,85) (8) + (1) (2) = 10.2 Jadi, Zef adalah perbedaan antara σ dan Z: Zef = 15-10.2 = 4.8 Kesimpulannya, elektron 3p terbaru3 Mereka mengalami serangan tiga kali lebih kuat dari yang asli. Perlu juga dicatat bahwa, menurut aturan ini, elektron 3s2 mengalami Zef yang sama, hasil yang bisa membangkitkan keraguan. Namun, ada modifikasi pada aturan Slater yang membantu memperkirakan nilai yang dihitung dari yang asli.Bagaimana cara menghitungnya?
Aturan Slater
Contohnya
Tentukan Zef untuk elektron orbital 2s2 dalam berilium
Tentukan Zef untuk elektron dalam orbital 3p3 fosfor
Referensi