ค่าใช้จ่ายนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพของโพแทสเซียม: มันประกอบด้วยอะไร (พร้อมตัวอย่าง)

โหลดโพแทสเซียมนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพ คือ +1 ประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพคือประจุบวกทั้งหมดที่อิเล็กตรอนซึ่งเป็นของอะตอมที่มีอิเล็กตรอนมากกว่าหนึ่งตัว คำว่า "ประสิทธิภาพ" อธิบายถึงการป้องกันผลกระทบที่กระทำโดยอิเล็กตรอนใกล้นิวเคลียสจากประจุลบเพื่อปกป้องอิเล็กตรอนจากวงโคจรที่สูงขึ้น

คุณสมบัตินี้มีความสัมพันธ์โดยตรงกับลักษณะอื่น ๆ ขององค์ประกอบเช่นมิติอะตอมหรือการจัดการของพวกเขาในรูปแบบไอออน ด้วยวิธีนี้ความคิดของประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพช่วยให้เกิดความเข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับผลของการป้องกันที่มีอยู่ในคุณสมบัติของธาตุเป็นระยะ

นอกจากนี้ในอะตอมที่มีอิเล็กตรอนมากกว่าหนึ่ง - นั่นคือในอะตอมโพลีอิเล็กทรอนิกส์ - การมีอยู่ของการป้องกันของอิเล็กตรอนก่อให้เกิดแรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตระหว่างโปรตอน (อนุภาคประจุบวก) ของนิวเคลียสของอะตอมลดลง และอิเล็กตรอนในระดับนอก

ในทางตรงกันข้ามแรงที่อิเล็กตรอนผลักกันในอะตอมถือว่าโพลีอิเล็คทรอนิคส์ตอบโต้ผลของแรงดึงดูดที่กระทำโดยนิวเคลียสของอนุภาคเหล่านี้ที่มีประจุตรงข้าม

ค่าใช้จ่ายนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพคืออะไร?

เมื่อมันเป็นอะตอมที่มีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว (ชนิดไฮโดรเจน) อิเล็กตรอนเดี่ยวนี้จะรับรู้ประจุบวกสุทธิของนิวเคลียส ในทางกลับกันเมื่ออะตอมมีอิเล็กตรอนมากกว่าหนึ่งตัวการดึงดูดของอิเล็กตรอนภายนอกทั้งหมดเข้าสู่นิวเคลียสจะเกิดขึ้นและในเวลาเดียวกันการผลักระหว่างอิเล็กตรอนเหล่านี้

โดยทั่วไปมีการกล่าวกันว่าประจุไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพของธาตุยิ่งมีความน่าดึงดูดยิ่งขึ้นระหว่างอิเล็กตรอนและนิวเคลียส

ในทำนองเดียวกันผลกระทบที่ยิ่งใหญ่นี้ก็คือพลังงานที่อยู่ในวงโคจรที่ซึ่งอิเล็กตรอนชั้นนอกเหล่านี้ตั้งอยู่

สำหรับองค์ประกอบส่วนใหญ่ของกลุ่มหลัก (เรียกอีกอย่างว่าองค์ประกอบตัวแทน) คุณสมบัตินี้เพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวา แต่ลดลงจากบนลงล่างในตารางธาตุ

ในการคำนวณมูลค่าของประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพของอิเล็กตรอน (Z _eff หรือ Z *) จะใช้สมการต่อไปนี้ที่ Slater นำเสนอ:

Z * = Z - S

Z * หมายถึงประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพ

Z คือจำนวนของโปรตอนที่มีอยู่ในนิวเคลียสของอะตอม (หรือเลขอะตอม)

S คือจำนวนเฉลี่ยของอิเล็กตรอนที่อยู่ระหว่างนิวเคลียสและอิเล็กตรอนที่กำลังศึกษาอยู่ (จำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่ใช่วาเลนซ์)

โหลดโพแทสเซียมนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพ

ด้านบนแสดงว่ามี 19 โปรตอนในนิวเคลียสของมันประจุนิวเคลียร์ของมันคือ +19 เมื่อเราพูดถึงอะตอมที่เป็นกลางหมายความว่ามันมีโปรตอนและอิเล็กตรอนจำนวนเท่ากัน (19)

ตามคำสั่งของความคิดนี้เรามีการคิดค่าใช้จ่ายนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพของโพแทสเซียมคำนวณโดยการดำเนินการทางคณิตศาสตร์โดยการลบจำนวนอิเล็กตรอนภายในออกจากประจุนิวเคลียร์ดังที่แสดงไว้ด้านล่าง:

(+19 - 2 - 8 - 8 = +1)

กล่าวอีกนัยหนึ่งวาเลนซ์อิเล็กตรอนได้รับการคุ้มครองโดย 2 อิเล็กตรอนจากระดับแรก (ใกล้กับนิวเคลียส), 8 อิเล็กตรอนจากระดับที่สองและ 8 อิเล็กตรอนจากระดับที่สามและระดับสุดท้าย; นั่นคืออิเล็กตรอน 18 ตัวเหล่านี้ออกแรงป้องกันที่ปกป้องอิเล็กตรอนตัวสุดท้ายจากแรงที่กระทำโดยนิวเคลียสของมัน

ดังที่เห็นได้ว่าค่าของประจุพลังงานนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพขององค์ประกอบสามารถกำหนดได้โดยหมายเลขออกซิเดชัน ควรสังเกตว่าสำหรับอิเล็กตรอนที่เฉพาะเจาะจง (ที่ระดับพลังงานใด ๆ ) การคำนวณค่าใช้จ่ายนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพจะแตกต่างกัน

ตัวอย่างที่อธิบายของการโหลดโพแทสเซียมนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพ

ด้านล่างเป็นตัวอย่างสองประการในการคำนวณค่าใช้จ่ายนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพซึ่งรับรู้โดยอิเล็กตรอนของวาเลนซ์ที่กำหนดในอะตอมโพแทสเซียม

- ก่อนอื่นการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์จะแสดงตามลำดับต่อไปนี้: (1 วินาที ) (2 วินาที, 2 p ) (3 วินาที, 3 p ) (3 วินาที ) (3 วินาที ) (4 วินาที, 4 p ) (4 d ) (4 f) ) (5 วิ, 5 พี ) และอื่น ๆ

- ไม่มีอิเล็กตรอนทางด้านขวาของกลุ่ม (n s, n p ) ก่อให้เกิดการคำนวณ

- อิเล็กตรอนแต่ละตัวในกลุ่ม (n s, n p ) มีค่า 0.35 อิเล็กตรอนแต่ละตัวของระดับ (n-1) มีค่า 0.85

- อิเล็กตรอนแต่ละตัวในระดับ (n-2) หรือต่ำกว่ามีส่วนช่วย 1.00

- เมื่ออิเล็กตรอนที่ป้องกันอยู่ในกลุ่ม (n d ) หรือ (n f ) อิเล็กตรอนแต่ละตัวในกลุ่มทางด้านซ้ายของกลุ่ม (n d ) หรือ (n f ) มีค่า 1.00

ดังนั้นการคำนวณเริ่มต้น:

ตัวอย่างแรก

ในกรณีที่มีเพียงอิเล็กตรอนของชั้นนอกสุดของอะตอมที่อยู่ในวงโคจร 4 วินาที จะมีการพิจารณาประจุพลังงานนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพดังต่อไปนี้:

(1 s 2) (2 s 22 p 5) (3 วินาที 23 p 6) (3 d 6) (4 วินาที 1)

จากนั้นคำนวณค่าเฉลี่ยของอิเล็กตรอนที่ไม่ได้อยู่ในระดับภายนอก:

S = (8 x (0.85)) + (10 x 1.00)) = 16.80

ด้วยค่า S เราจะคำนวณ Z * ต่อไป:

Z * = 19.00 - 16.80 = 2.20

ตัวอย่างที่สอง

ในกรณีที่สองนี้พบวาเลนซ์อิเล็กตรอนเพียงดวง เดียวใน วงโคจร 4 วินาที คุณสามารถกำหนดค่าใช้จ่ายนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพของคุณในลักษณะเดียวกัน:

(1 s 2) (2 s 22 p 6) (3 s 23 p 6) (3 d 1)

อีกครั้งคำนวณค่าเฉลี่ยของอิเล็กตรอนที่ไม่ใช่เวเลนซ์:

S = (18 x (1, 00)) = 18.00

สุดท้ายด้วยค่าของ S เราสามารถคำนวณ Z *:

Z * = 19.00 - 18.00 = 1.00

ข้อสรุป

จากการเปรียบเทียบผลลัพธ์ก่อนหน้านี้จะเห็นได้ว่าอิเล็กตรอนที่อยู่ในวงโคจร 4 วินาที นั้นถูกดึงดูดเข้าสู่นิวเคลียสของอะตอมโดยแรงที่มากกว่าอิเล็กตรอนที่อยู่ในวงโคจร 3 มิติ ดังนั้นอิเล็กตรอนในวงโคจร 4 วินาที จึงมีพลังงานต่ำกว่าวงโคจร 3 มิติ

ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าอิเล็กตรอนสามารถอยู่ในวงโคจร 4 วินาที ในสภาพพื้นในขณะที่ในวงโคจร 3 มิติจะอยู่ในสถานะที่ตื่นเต้น