Etkili nükleer çekim

Atom fiziğinde, etkin nükleer yük, çok elektronlu bir atomda bir elektronun yaşadığı gerçek pozitif (nükleer) yük miktarıdır. "Etkili" terimi, negatif yüklü elektronların koruyucu etkisi, daha yüksek enerjili elektronların, iç katmanın itici etkisi nedeniyle çekirdeğin tam nükleer yükünü deneyimlemesini engellediği için kullanılır. Bir elektronun deneyimlediği etkin nükleer yüke çekirdek yükü de denir. Atomun oksidasyon sayısı ile nükleer yükün gücünü belirlemek mümkündür. Elementlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin çoğu, elektronik konfigürasyon temelinde açıklanabilir. İyonlaşma enerjilerinin davranışını düşününperiyodik tabloda. İyonizasyon potansiyelinin büyüklüğünün aşağıdaki faktörlere bağlı olduğu bilinmektedir: # atomun boyutu; # nükleer yük; # İç kabukların eleme etkisi ve # En dıştaki elektronun, içteki elektron tarafından kurulan yük bulutuna nüfuz etme derecesi. Periyodik tabloda, etkin nükleer yük, bir periyot boyunca hem bir grupta aşağı hem de soldan sağa artar. == İçindekiler == * 1Tanım * 2hesaplamalar ** 2.1Slater'ın kuralları ** 2.2Hartree–Fock yöntemi * 3değerler * 4nükleer yük ile karşılaştırma * 5Ayrıca bakınız * 6Referanslar * 7Kaynaklar == Açıklama == Bir atomun etkin atom numarası Z eff (bazen etkin nükleer yük olarak da adlandırılır), iç kabuk elektronları tarafından taranması nedeniyle elementteki bir elektronun etkin bir şekilde 'gördüğü' proton sayısıdır . Atomdaki negatif yüklü elektronlar ile pozitif yüklü protonlar arasındaki elektrostatik etkileşimin bir ölçüsüdür. Bir atomdaki elektronları, çekirdeğin dışındaki enerji tarafından 'yığılmış' olarak görebiliriz; en düşük enerjili elektronlar (1s ve 2s elektronları gibi) çekirdeğe en yakın alanı işgal eder ve daha yüksek enerjili elektronlar çekirdekten daha uzakta bulunur. Bir elektronun bağlanma enerjisi veya elektronu atomdan çıkarmak için gereken enerji, negatif yüklü elektronlar ile pozitif yüklü çekirdek arasındaki elektrostatik etkileşimin bir fonksiyonudur. Atom numarası 26 olan demirde, örneğin çekirdek 26 proton içerir. Çekirdeğe en yakın olan elektronlar neredeyse hepsini 'görecek'. Bununla birlikte, daha uzaktaki elektronlar, aradaki diğer elektronlar tarafından çekirdekten taranır ve sonuç olarak daha az elektrostatik etkileşim hissederler. 1s elektronu(çekirdeğe en yakın olan) 25 etkin atom numarası (proton sayısı) görür. Bunun 26 olmamasının nedeni, atomdaki bazı elektronların diğerlerini itmesi ve net bir düşük elektrostatik vermesidir. çekirdek ile etkileşim. Bu etkiyi tasavvur etmenin bir yolu, çekirdekteki 26 protonun bir tarafında 1s elektronunun oturduğunu, diğer tarafında başka bir elektronun oturduğunu hayal etmektir; diğer elektron bir itme kuvvetine katkıda bulunduğundan, her elektron 26 protonun çekici kuvvetinden daha az hissedecektir. Çekirdekten en uzak olan demirdeki 4s elektronları, aralarındaki 25 elektron ve yükü perdeleyen çekirdek nedeniyle sadece 5,43'lük etkin bir atom numarası hissederler. Etkili atom numaraları, yalnızca çekirdekten uzaktaki elektronların, çekirdeğe daha yakın olanlardan çok daha zayıf bağlı olduklarını anlamada değil, aynı zamanda bize diğer özellikleri ve etkileşimleri hesaplamak için basitleştirilmiş yöntemleri ne zaman kullanmamız gerektiğini söyleyebildikleri için de yararlıdır. Örneğin, atom numarası 3 olan lityumun 1s kabuğunda iki elektronu ve 2s kabuğunda bir elektronu vardır. İki 1s elektronu, 1'e yakın 2s elektronu için etkili bir atom numarası vermek üzere protonları taradığından, bu 2s değerlik elektronunu bir hidrojenik modelle ele alabiliriz. Matematiksel olarak, etkin atom numarası Z eff, " kendinden tutarlı alan " hesaplamaları olarak bilinen yöntemler kullanılarak hesaplanabilir, ancak basitleştirilmiş durumlarda, atom numarası eksi çekirdek ve ele alınan elektron arasındaki elektron sayısı olarak alınır. == Hesaplamalar == Tek elektronlu bir atomda, bu elektron pozitif çekirdeğin tam yükünü yaşar . Bu durumda etkin nükleer yük Coulomb yasası ile hesaplanabilir . Bununla birlikte, çok elektronlu bir atomda, dış elektronlar aynı anda pozitif çekirdeğe çekilir ve negatif yüklü elektronlar tarafından itilir. Böyle bir elektron üzerindeki etkin nükleer yük, aşağıdaki denklemle verilir: nerede * Z, çekirdekteki proton sayısıdır (atom numarası ) ve * S, ekranlama sabitidir. S, çeşitli kural kümelerinin sistematik olarak uygulanmasıyla bulunabilir. === Slater'ın kuralları [ değiştir ] === Ana madde: Slater'ın kuralları Belirli bir elektron için koruma sabitini belirlemenin en basit yöntemi, " Slater kurallarının " (John C. Slater'den sonra adlandırılmıştır ) kullanılmasıdır. Bu cebirsel kurallar, ab initio hesaplamasını kullanarak koruma sabitlerini bulmaktan çok daha basittir . === Hartree–Fock yöntemi [ düzenle ] === Ayrıca bakınız: Hartree–Fock yöntemi Daha teorik olarak doğrulanmış bir yöntem, Hartree-Fock yöntemini kullanarak koruma sabitini hesaplamaktır . Douglas Hartree, bir Hartree-Fock yörüngesinin etkin Z'sini şu şekilde tanımladı : nerede * hidrojen için yörüngenin ortalama yarıçapıdır ve * nükleer yük Z olan bir proton konfigürasyonu için yörüngenin ortalama yarıçapıdır . == Değerler == Güncellenmiş etkin nükleer yük değerleri Clementi ve ark. 1963 ve 1967'de. Çalışmalarında, SCF hesaplamalarıyla uyumlu etkili nükleer yük değerleri üretmek için tarama sabitleri optimize edildi. Öngörücü bir model olarak faydalı olsa da, elde edilen tarama sabitleri, nitel bir atomik yapı modeli olarak çok az kimyasal içgörü içerir. Etkili Nükleer Yükler H O İTİBAREN 1 2 1s 1.000 1.688 O olmak B C N Ö F Ne İTİBAREN 3 4 5 6 7 8 9 10 1s 2.691 3.685 4.680 5.673 6.665 7.658 8.650 9.642 2s 1.279 1.912 2.576 3.217 3.847 4.492 5.128 5.758 2p 2.421 3.136 3.834 4.453 5.100 5.758 Çoktan Mg Al Ve P S Cl İle birlikte İTİBAREN 11 12 13 14 15 16 17 18 1s 10.626 11.609 12.591 13.575 14.558 15.541 16.524 17.508 2s 6.571 7.392 8.214 9.020 9.825 10.629 11.430 12.230 2p 6.802 7.826 8.963 9.945 10.961 11.977 12.993 14.008 3s 2.507 3.308 4.117 4.903 5.642 6.367 7.068 7.757 3p 4.066 4.285 4.886 5.482 6.116 6.764 K O sc Nın-nin İÇİNDE cr Mn Fe ortak İçinde İle birlikte çinko Burada Ge Olarak Gör Br NOK İTİBAREN 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 1s 18.490 19.473 20.457 21.441 22.426 23.414 24.396 25.381 26.367 27.353 28.339 29.325 30.309 31.294 32.278 33.262 34.247 35.232 2s 13.006 13.776 14.574 15.377 16.181 16.984 17.794 18.599 19.405 20.213 21.020 21.828 22.599 23.365 24.127 24.888 25.643 26.398 2p 15.027 16.041 17.055 18.065 19.073 20.075 21.084 22.089 23.092 24.095 25.097 26.098 27.091 28.082 29.074 30.065 31.056 32.047 3s 8.680 9.602 10.340 11.033 11.709 12.368 13.018 13.676 14.322 14.961 15.594 16.219 16.996 17.790 18.596 19.403 20.219 21.033 3p 7.726 8.658 9.406 10.104 10.785 11.466 12.109 12.778 13.435 14.085 14.731 15.369 16.204 17.014 17.850 18.705 19.571 20.434 4s 3.495 4.398 4.632 4.817 4.981 5.133 5.283 5.434 5.576 5.711 5.842 5.965 7.067 8.044 8.944 9.758 10.553 11.316 3 boyutlu 7.120 8.141 8.983 9.757 10.528 11.180 11.855 12.530 13.201 13.878 15.093 16.251 17.378 18.477 19.559 20.626 4p 6.222 6.780 7.449 8.287 9.028 9.338 Rb Bay Y Zr not ay Tc Ru Rh PD saat CD İçinde Sn Sb bu ben Araba İTİBAREN 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 1s 36.208 37.191 38.176 39.159 40.142 41.126 42.109 43.092 44.076 45.059 46.042 47.026 48.010 48.992 49.974 50.957 51.939 52.922 2s 27.157 27.902 28.622 29.374 30.125 30.877 31.628 32.380 33.155 33.883 34.634 35.386 36.124 36.859 37.595 38.331 39.067 39.803 2p 33.039 34.030 35.003 35.993 36.982 37.972 38.941 39.951 40.940 41.930 42.919 43.909 44.898 45.885 46.873 47.860 48.847 49.835 3s 21.843 22.664 23.552 24.362 25.172 25.982 26.792 27.601 28.439 29.221 30.031 30.841 31.631 32.420 33.209 33.998 34.787 35.576 3p 21.303 22.168 23.093 23.846 24.616 25.474 26.384 27.221 28.154 29.020 29.809 30.692 31.521 32.353 33.184 34.009 34.841 35.668 4s 12.388 13.444 14.264 14.902 15.283 16.096 17.198 17.656 18.582 18.986 19.865 20.869 21.761 22.658 23.544 24.408 25.297 26.173 3 boyutlu 21.679 22.726 25.397 25.567 26.247 27.228 28.353 29.359 30.405 31.451 32.540 33.607 34.678 35.742 36.800 37.839 38.901 39.947 4p 10.881 11.932 12.746 13.460 14.084 14.977 15.811 16.435 17.140 17.723 18.562 19.411 20.369 21.265 22.181 23.122 24.030 24.957 5s 4.985 6.071 6.256 6.446 5.921 6.106 7.227 6.485 6.640 (boş) 6.756 8.192 9.512 10.629 11.617 12.538 13.404 14.218 4d 15.958 13.072 11.238 11.392 12.882 12.813 13.442 13.618 14.763 15.877 16.942 17.970 18.974 19.960 20.934 21.893 17:00 8.470 9.102 9.995 10.809 11.612 12.425 == Nükleer yük ile karşılaştırma [ değiştir ] == Nükleer yük, bir atomun çekirdeğinin elektrik yükü olup, çekirdekteki proton sayısı ile temel yükün çarpımına eşittir . Buna karşılık, etkili nükleer yük, değerlik elektronları üzerinde etkili olan nükleer protonların çekici pozitif yüküdür; bu, koruyucu etki nedeniyle çekirdekte bulunan toplam proton sayısından her zaman daha azdır . == Ayrıca bakınız == * atomik yörüngeler * çekirdek şarj * d-blok kasılması (veya skandid kasılması) * elektronegatiflik * lantanit kasılma * Koruma etkisi * Slater tipi yörüngeler * değerlik elektronları * Zayıf şarj == Kaynaklar == * Brown, Theodore; intekhab khan, HE; & Bursten, Bruce (2002). Kimya: Merkez Bilim (8. gözden geçirilmiş baskı). Upper Saddle River, New Jersey 07458: Prentice-Hall. ISBN 0-13-06142-5 . Kategori:Kimyasal bağlar