EFFEKTIV ATOMLADNING AV KALIUM: HVA DET ER OG EKSEMPLER - KJEMI - 2026

Den effektive kjernefysiske ladningen av kalium er +1. Den effektive kjernefysiske ladningen er den totale positive ladningen som oppfattes av et elektron som tilhører et atom med mer enn ett elektron. Begrepet "effektiv" beskriver skjermingseffekten som elektroner utøver i nærheten av kjernen, fra deres negative ladning, for å beskytte elektroner mot høyere orbitaler.

Denne egenskapen er direkte relatert til andre kjennetegn ved elementer, for eksempel deres atomdimensjoner eller deres disposisjon for å danne ioner. På denne måten gir forestillingen om effektiv atomladning en bedre forståelse av konsekvensene av beskyttelsen som er til stede på de periodiske egenskapene til elementene.

I tillegg, i atomer som har mer enn ett elektron - det er, i polyelektroniske atomer - gir eksistensen av skjerming av elektronene en reduksjon i de elektrostatiske tiltrekningskreftene som eksisterer mellom protonene (positivt ladede partikler) i atomkjernen. og elektroner på ytre nivåer.

I motsetning motvirker kraften som elektronene avviser hverandre i polyelektroniske atomer, effekten av attraktive krefter som kjernen utøver på disse motsatt ladede partikler.

Hva er den effektive kjernefysiske ladningen?

Når det gjelder et atom som bare har ett elektron (hydrogentype), oppfatter dette enkeltelektronet den nettopositive ladningen til kjernen. Tvert imot, når et atom har mer enn ett elektron, opplever det tiltrekningen av alle eksterne elektroner mot kjernen og samtidig frastøtningen mellom disse elektronene.

Generelt sies det at jo større effektiv kjernefysisk ladning av et element er, jo større blir de attraktive kreftene mellom elektronene og kjernen.

På samme måte, jo større denne effekten, jo lavere er energien som hører til orbitalen der disse ytre elektronene er lokalisert.

For de fleste hovedgruppeelementer (også kalt representative elementer) øker denne egenskapen fra venstre til høyre, men avtar fra topp til bunn i den periodiske tabellen.

For å beregne verdien av den effektive kjernefysiske ladningen til et elektron (Z _eff eller Z *) brukes følgende ligning foreslått av Slater:

Z * = Z - S

Z * refererer til effektiv kjernefysisk ladning.

Z er antallet protoner som er tilstede i kjernen til atomet (eller atomnummeret).

S er gjennomsnittlig antall elektroner som er mellom kjernen og elektronet som studeres (antall elektroner som ikke er valens).

Effektiv kjernefysisk ladning av kalium

Dette innebærer at, med 19 protoner i kjernen, er dens atomladning +19. Når vi snakker om et nøytralt atom, betyr dette at det har samme antall protoner og elektroner (19).

I denne ideenes rekkefølge beregnes den effektive kjernefysiske ladningen av kalium ved en aritmetisk operasjon ved å trekke fra antall interne elektroner fra dens kjernefysiske ladning som uttrykt nedenfor:

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

Med andre ord er valenselektronet beskyttet av 2 elektroner fra det første nivået (det som er nærmest kjernen), 8 elektroner fra det andre nivået, og 8 flere elektroner fra det tredje og nest siste nivået; det vil si at disse 18 elektronene utøver en skjermingseffekt som beskytter det siste elektronet fra kreftene som kjernen utøver på den.

Som det fremgår, kan verdien av den effektive kjernefysiske ladningen av et element bestemmes ved dens oksidasjonsnummer. Det skal bemerkes at beregningen av den effektive kjernefysiske ladningen er forskjellig for et spesifikt elektron (på hvilket som helst energinivå).

Eksempler på effektiv kjernefysisk ladning av kalium forklart

Her er to eksempler for å beregne den effektive kjernefysiske ladningen oppfattet av et gitt valenselektron på et kaliumatom.

- For det første uttrykkes elektronkonfigurasjonen i følgende rekkefølge: (1 s) (2 s, 2 p) (3 s, 3 p) (3 d) (4 s, 4 p) (4 d) (4 f) ) (5 s, 5 p), og så videre.

- Ingen elektron til høyre for gruppen (ns, np) bidrar til beregningen.

- Hvert elektron i gruppen (ns, np) bidrar med 0,35. Hvert elektron på (n-1) nivået bidrar med 0,85.

- Hvert elektron på nivå (n-2) eller lavere bidrar med 1,00.

- Når det beskyttede elektronet er i en gruppe (nd) eller (nf), bidrar hver elektron fra en gruppe til venstre for gruppen (nd) eller (nf) 1,00.

Dermed begynner beregningen:

Første eksempel

I tilfelle at det eneste elektronet i det ytterste skallet i atomet er i 4 s-bane, kan dets effektive kjerneladning bestemmes som følger:

(1 s ² ) (2 s ² 2 p ⁵ ) (3 s ² 3 p ⁶ ) (3 d ⁶ ) (4 s ¹ )

Gjennomsnittlig antall elektroner som ikke tilhører det ytterste nivået blir deretter beregnet:

S = (8 x (0,85)) + (10 x 1,00)) = 16,80

Tar vi verdien av S, fortsetter vi med å beregne Z *:

Z * = 19.00 - 16.80 = 2,20

Andre eksempel

I dette andre tilfellet er det eneste valenselektronet i 4 s-bane. Den effektive kjernefysiske ladningen kan bestemmes på samme måte:

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

Igjen beregnes gjennomsnittlig antall ikke-valenselektroner:

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

Til slutt, med verdien av S, kan vi beregne Z *:

Z * = 19.00 - 18.00 = 1.00

konklusjon

Ved å sammenligne de tidligere resultatene, kan det observeres at elektronet som er til stede i 4 s-bane tiltrekkes av atomkjernen av krefter som er større enn de som tiltrekker elektronet som befinner seg i den 3 d orbitalen. Derfor har elektronet i 4 s-bane lavere energi enn det i 3 d-bane.

Dermed konkluderes det med at et elektron kan være lokalisert i 4 s orbital i sin grunntilstand, mens det i 3 d orbital er i en spent tilstand.

referanser

1. Wikipedia. (2018). Wikipedia. Gjenopprettet fra en.wikipedia.org
2. Chang, R. (2007). Kjemi. Niende utgave (McGraw-Hill).
3. Sanderson, R. (2012). Kjemiske obligasjoner og obligasjoner energi. Gjenopprettet fra books.google.co.ve
4. Forhøster. G. (2015). George Facer's Edexcel A Level Chemistry Student - Bok 1. Gjenopprettet fra books.google.co.ve
5. Raghavan, PS (1998). Konsepter og problemer i uorganisk kjemi. Gjenopprettet fra books.google.co.ve