प्रभावी परमाणु भार अवधारणा, गणना और उदाहरण के लिए कैसे

प्रभावी परमाणु भार (ज़ेफ़) स्क्रीनिंग और पैठ के प्रभाव से कम होने के बाद किसी भी इलेक्ट्रॉनों पर नाभिक द्वारा लगाए गए आकर्षण का बल है। यदि इस तरह के प्रभाव नहीं थे, तो इलेक्ट्रॉनों को वास्तविक परमाणु चार्ज जेड की आकर्षक शक्ति महसूस होगी.

निचली छवि में हमारे पास एक काल्पनिक परमाणु के लिए बोहर परमाणु मॉडल है। इसके नाभिक में एक परमाणु चार्ज Z = + n होता है, जो इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करता है जो कि (नीले घेरे) परिक्रमा करता है। यह देखा जा सकता है कि दो इलेक्ट्रॉन नाभिक के करीब एक कक्षा में हैं, जबकि तीसरा इलेक्ट्रॉन इससे अधिक दूरी पर स्थित है.

तीसरा इलेक्ट्रॉन अन्य दो इलेक्ट्रॉनों के इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण को महसूस करता है, इसलिए नाभिक इसे कम बल के साथ आकर्षित करता है; अर्थात्, पहले दो इलेक्ट्रॉनों के परिरक्षण के परिणामस्वरूप नाभिक-इलेक्ट्रॉन संपर्क कम हो जाता है.

फिर, पहले दो इलेक्ट्रॉनों को एक चार्ज + एन की आकर्षक शक्ति महसूस होती है, लेकिन तीसरा अनुभव + के प्रभावी परमाणु चार्ज + (एन -2) के बजाय.

हालाँकि, कहा जाता है कि Zef तभी मान्य होगा जब सभी इलेक्ट्रॉनों के केंद्रक के लिए दूरी (त्रिज्या) हमेशा स्थिर और परिभाषित होती है, जो उनके नकारात्मक प्रभारों का पता लगाता है (-1).

सूची

• 1 संकल्पना
  • 1.1 प्रवेश और स्क्रीनिंग प्रभाव
• २ इसकी गणना कैसे करें?
  • 2.1 स्लेटर का नियम
• 3 उदाहरण
  • 3.1 बेरिलियम में 2s2 कक्षीय के इलेक्ट्रॉनों के लिए Zef निर्धारित करें
  • 3.2 फॉस्फर 3 ऑर्बिटल में इलेक्ट्रॉनों के लिए Zef निर्धारित करें
• 4 संदर्भ

संकल्पना

प्रोटॉन रासायनिक तत्वों के नाभिक को परिभाषित करते हैं, और इलेक्ट्रॉनों को उनकी पहचान विशेषताओं के एक सेट के भीतर (आवर्त सारणी के समूह).

प्रोटॉन परमाणु चार्ज Z को n + 1 की दर से बढ़ाते हैं, जिसे परमाणु में स्थिर करने के लिए एक नए इलेक्ट्रॉन के अतिरिक्त द्वारा मुआवजा दिया जाता है.

जैसे-जैसे प्रोटॉन की संख्या बढ़ती है, इलेक्ट्रॉनों के एक गतिशील बादल द्वारा नाभिक को "कवर" किया जाता है, जिसमें वे जिस क्षेत्र से गुजरते हैं, वे तरंग कार्यों के रेडियल और कोणीय भागों की संभावना वितरण द्वारा परिभाषित होते हैं ( ऑर्बिटल्स).

इस दृष्टिकोण से, इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर अंतरिक्ष के एक निर्धारित क्षेत्र में परिक्रमा नहीं करते हैं, लेकिन, जैसे कि वे तेजी से घूमते हुए एक प्रशंसक के ब्लेड होते हैं, वे ज्ञात ऑर्बिटल्स एस, पी, डी और एफ के आकार में फीका हो जाते हैं।.

इस कारण से, इलेक्ट्रॉन का नकारात्मक चार्ज -1 उन क्षेत्रों द्वारा वितरित किया जाता है जो ऑर्बिटल्स में प्रवेश करते हैं; अधिक से अधिक मर्मज्ञ प्रभाव, अधिक से अधिक प्रभावी परमाणु चार्ज कि इलेक्ट्रॉन कक्षीय में अनुभव करेंगे.

पेनेट्रेशन और स्क्रीनिंग प्रभाव

पिछली व्याख्या के अनुसार, आंतरिक परतों के इलेक्ट्रॉनों बाहरी परतों से इलेक्ट्रॉनों के स्थिर प्रतिकर्षण के -1 के चार्ज का योगदान नहीं करते हैं.

हालाँकि, यह कर्नेल (इलेक्ट्रॉनों द्वारा पहले भरी गई परत) एक "दीवार" के रूप में कार्य करता है जो नाभिक के आकर्षक बल को बाहरी इलेक्ट्रॉनों तक पहुँचने से रोकता है.

यह एक स्क्रीन प्रभाव या स्क्रीनिंग प्रभाव के रूप में जाना जाता है। इसके अलावा, बाहरी परतों में सभी इलेक्ट्रॉन उस प्रभाव के समान परिमाण का अनुभव नहीं करते हैं; उदाहरण के लिए, यदि वे एक कक्षीय पर कब्जा कर लेते हैं जिसमें एक उच्च मर्मज्ञ चरित्र होता है (अर्थात, यह नाभिक और अन्य कक्षा के बहुत करीब पहुंचता है), तो यह एक बड़ा Zef महसूस करेगा.

नतीजतन, ऑर्बिटल्स के लिए इन ज़ीफ़ पर आधारित ऊर्जा स्थिरता का एक क्रम है: एस

इसका मतलब यह है कि 2p कक्षीय की तुलना में उच्च ऊर्जा (कोर चार्ज द्वारा कम स्थिर) है.

कक्षीय द्वारा प्रवेश के प्रभाव को जितना खराब किया जाता है, बाकी बाहरी इलेक्ट्रॉनों पर उसका स्क्रीन प्रभाव उतना ही कम होता है। डी और एफ ऑर्बिटल्स कई छेद (नोड्स) दिखाते हैं जहां नाभिक अन्य इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करता है.

इसकी गणना कैसे करें?

यह मानते हुए कि ऋणात्मक आवेश स्थित हैं, किसी भी इलेक्ट्रॉन के लिए Zef की गणना करने का सूत्र है:

Zef = Z - σ

कहा सूत्र में कर्नेल इलेक्ट्रॉनों द्वारा निर्धारित परिरक्षण स्थिरांक है। ऐसा इसलिए है, क्योंकि सैद्धांतिक रूप से, बाहरी इलेक्ट्रॉनों आंतरिक इलेक्ट्रॉनों के परिरक्षण में योगदान नहीं करते हैं। दूसरे शब्दों में, 1s² इलेक्ट्रॉन 2s ढालता है¹, लेकिन 2s¹ Z को 1s इलेक्ट्रॉनों पर ढाल नहीं देता है².

यदि Z = 40, उल्लिखित प्रभावों की उपेक्षा करते हैं, तो अंतिम इलेक्ट्रॉन 1 (40-39) के बराबर एक Zef अनुभव करेगा.

स्लेटर का नियम

स्लेटर का नियम परमाणु में इलेक्ट्रॉनों के लिए ज़ीफ़ मूल्यों का एक अच्छा अनुमान है। इसे लागू करने के लिए, नीचे दिए गए चरणों का पालन करना आवश्यक है:

1- परमाणु (या आयन) का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास इस प्रकार लिखा जाना चाहिए:

(1s) (2s 2p) (3s 3p) (3D) (4s 4p) (4d) (4f) (4f) ...

2- माना जा रहा है कि सही करने के लिए इलेक्ट्रॉनों परिरक्षण प्रभाव में योगदान नहीं करते हैं.

3- जो इलेक्ट्रॉन एक ही समूह (कोष्ठकों द्वारा चिह्नित) के भीतर होते हैं, वे इलेक्ट्रॉन के आवेश में 0.35 का योगदान करते हैं, जब तक कि वह समूह 1 s न हो, उसके स्थान पर 0.30.

4- यदि इलेक्ट्रॉन एक s या p कक्षीय पर कब्जा कर लेता है, तो सभी n-1 कक्षाएँ 0.85 योगदान करती हैं, और सभी कक्षायें n-2 एक इकाई.

5- यदि इलेक्ट्रॉन एक कक्षीय d या f पर स्थित होता है, तो उसके बाईं ओर के सभी एक इकाई के साथ योगदान करते हैं.

उदाहरण

2s कक्षीय इलेक्ट्रॉनों के लिए Zef निर्धारित करें² बेरिलियम में

स्लेटर के प्रतिनिधित्व मोड के बाद, Be (Z = 4) का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास है:

(1s²) (2s²2p⁰)

जैसे कि कक्षीय में दो इलेक्ट्रॉन होते हैं, इनमें से एक दूसरे के परिरक्षण में योगदान देता है, और 1 एस कक्षीय 2 एस कक्षीय का n-1 है। फिर, बीजीय राशि के विकास के निम्नलिखित हैं:

(0.35) (1) + (0.85) (2) = 2.05

0.35 2 एस इलेक्ट्रॉन से आया था, और 0.85 दो इलेक्ट्रॉनों से 1 एस। अब, Zef के सूत्र को लागू करना:

Zef = 4 - 2.05 = 1.95

इसका क्या मतलब है? इसका मतलब है कि 2s कक्ष में इलेक्ट्रॉनों² वे +1 का एक चार्ज अनुभव करते हैं जो +4 के वास्तविक चार्ज के बजाय, उन्हें नाभिक में आकर्षित करता है.

3p कक्षीय में इलेक्ट्रॉनों के लिए Zef निर्धारित करें³ फास्फोरस का

फिर से, पिछले उदाहरण के अनुसार जारी रखें:

(1s²) (2s²2p⁶) (3 एस²3p³)

अब बीजीय योग को determine निर्धारित करने के लिए विकसित किया गया है:

(, 35) (4) + (0.85) (8) + (1) (2) = 10.2

तो, Zef σ और Z के बीच का अंतर है:

Zef = 15-10.2 = 4.8

अंत में, नवीनतम 3 पी इलेक्ट्रॉनों³ वे वास्तविक एक की तुलना में तीन गुना कम मजबूत चार्ज का अनुभव करते हैं। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि, इस नियम के अनुसार, 3s इलेक्ट्रॉनों² उसी Zef का अनुभव करें, जिसके परिणामस्वरूप संदेह पैदा हो सकता है.

हालाँकि, स्लेटर नियम में ऐसे संशोधन हैं जो वास्तविक लोगों के परिकलित मूल्यों की अनुमानित मदद करते हैं.

संदर्भ

1. रसायन शास्त्र लिब्रेटेक्स। (22 अक्टूबर, 2016)। प्रभावी परमाणु प्रभार। से लिया गया: chem.libretexts.org
2. कंपकंपी और एटकिंस। (2008)। अकार्बनिक रसायन समूह के तत्वों में 1. (चौथा संस्करण, पृष्ठ 19, 25, 26 और 30)। मैक ग्रे हिल.
3. स्लेटर का नियम। से लिया गया: intro.chem.okstate.edu
4. लुमेन। परिरक्षण प्रभाव और प्रभावी परमाणु प्रभार। से लिया गया: courses.lumenlearning.com
5. हॉक, क्रिस। (२३ अप्रैल २०१8)। प्रभावी परमाणु प्रभार की गणना कैसे करें। Sciencing। से लिया गया: Sciencing.com
6. डॉ। अर्लीन कोर्टनी (2008)। आवधिक रुझान। पश्चिमी ओरेगन विश्वविद्यालय। से लिया गया: wou.edu