תוֹכֶן
מטען גרעיני אפקטיבי מתייחס למטען שמרגישים האלקטרונים החיצוניים ביותר (ערכיות) של אטום רב-אלקטרונים לאחר התחשבות במספר האלקטרונים המסוככים המקיפים את הגרעין. הנוסחה לחישוב המטען הגרעיני היעיל של אלקטרון בודד היא "זף = Z - S ", שם זף הוא המטען הגרעיני היעיל, Z הוא מספר הפרוטונים בגרעין, ו- S הוא הכמות הממוצעת של צפיפות האלקטרונים בין הגרעין לאלקטרון שעבורו אתה פותר.
כדוגמה, אתה יכול להשתמש בנוסחה זו כדי למצוא את המטען הגרעיני היעיל של אלקטרון בליתיום, ובמיוחד את האלקטרון "2s".
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
החישוב למטען גרעיני אפקטיבי הוא Zeff = Z - S. Zeff הוא המטען האפקטיבי, Z הוא המספר האטומי, ו- S הוא ערך המטען מכללי Slaters.
קבע את הערך של Z. Z הוא מספר הפרוטונים בגרעין האטום, שקובע את המטען החיובי של הגרעין. מספר הפרוטונים בגרעין האטום ידוע גם כמספר האטומי, אותו ניתן למצוא בטבלת המחזוריות של היסודות.
בדוגמה, הערך של Z עבור ליתיום הוא 3.
מצא את הערך של S באמצעות כללי Slaters, המספקים ערכים מספריים עבור מושג המטען הגרעיני היעיל. ניתן להשיג זאת על ידי כתיבת תצורת האלקטרונים של האלמנט בסדר הקבוצות והקבוצות הבאות: (1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d), (4f), ( 5s, 5p), (5d), (5f) וכו '. המספרים בתצורה זו תואמים את רמת הקליפה של האלקטרונים באטום (כמה רחוק האלקטרונים הם מהגרעין) והאותיות תואמות את הצורה הנתונה של מסלול אלקטרונים. במונחים פשוטים, "s" הוא צורה כדורית כדורית, "p" דומה לדמות 8 עם שתי אונות, "d" דומה לדמות 8 עם סופגנייה סביב המרכז, ו- "f" דומה לשתי איור 8s שחוצה זו את זו .
בדוגמה, ליתיום יש שלושה אלקטרונים ותצורת האלקטרונים נראית כך: (1s) 2, (2s) 1, כלומר ישנם שני אלקטרונים במפלס הראשון, שניהם עם צורות כדוריות כדוריות, ואלקטרון אחד (המוקד של דוגמה זו) במפלס השני, גם עם צורה כדורית.
הקצה ערך לאלקטרונים לפי רמת הקליפה שלהם וצורת מסלולם. אלקטרונים במסלול "s" או "p" באותה קליפה כמו האלקטרון שעבורו פיתרון שלך תורמים 0.35, אלקטרונים במסלול "s" או "p" במעטפת רמת אנרגיה אחת נמוכה יותר תורמים 0.85, ואלקטרונים בתוך "s" או "p" מסלולית בקליפות שתי רמות אנרגיה ומטה תורמים 1. אלקטרונים במסלול "d" או "f" באותה קליפה כמו האלקטרון שעבורו אתה מחשיב תורמים 0.35, ואלקטרונים ב- "d". או מסלול "f" בכל רמות האנרגיה הנמוכות תורמים .1 אלקטרונים בקליפות הגבוהות מהאלקטרון שעבורם פיתרון שלך אינם תורמים להגנה.
בדוגמה, ישנם שני אלקטרונים במעטפת שהיא רמת אנרגיה אחת נמוכה יותר ממעטפת האלקטרון שעבורם אתה פותר, ולשניהם יש אורביטלים "s". על פי כללי Slaters, שני האלקטרונים הללו כל אחד תורם 0.85. אל תכלול את הערך של האלקטרון שעבורו אתה פותר.
חשב את הערך של S על ידי הוספת יחד את המספרים שהקצית לכל אלקטרון באמצעות כללי Slaters.
לדוגמא שלנו, S שווה ל- 0.85 + .85, או 1.7 (סכום הערכים של שני האלקטרונים נספר)
הפחת את S מ- Z כדי למצוא את המטען הגרעיני היעיל, Zeff.
בדוגמה המשתמשת באטום ליתיום, Z שווה ל 3 (המספר האטומי של ליתיום) ו- S שווה ל 1.7. על ידי שינוי המשתנים בפורמולה לערכים הנכונים למשל, זה הופך לזף = 3 - 1.7. הערך של זף (וכך המטען הגרעיני היעיל של האלקטרון 2s באטום ליתיום) הוא 1.3.