Vad är det effektiva kärnladdning?

October 30

Den effektiva kärnladdning är attraktiva kraft protoner i kärnan av en atom på en elektron efter frånstötande kraft atomens elektroner räknas bort. Det numeriska värdet av denna avgift hittas genom enkel matematisk formel, Z (effektiv) = ZS, där Z är den positiva laddningen och S är antalet elektroner i fullt ockuperade orbitaler. I neutrala atomer, är den effektiva kärnladdning lika med antalet elektroner i det yttersta orbital, som kallas valenselektroner.

I atomer, protoner alla har en positiv laddning av en. En atom är särskiljas från andra atomer med antalet protoner den har, även om antalet neutroner kan variera mellan olika atomer av samma typ, och några atomer av samma typ kan ha joner med fler eller färre elektroner i omloppsbana. Den totala positiva laddningen av en atom är antalet dess protoner, vilket också är atoms atomnummer som visas på det periodiska systemet av elementen. Det första steget i att bestämma en atoms effektiv kärnladdning är att bestämma dess totala positiv laddning, vilket kan åstadkommas genom att slå upp atomens atomnummer.

Elektroner dras mot atomkärnan och finns i orbitaler som fyller upp på ett förutsägbart sätt. Den första orbital kan innehålla endast två elektroner. Efterföljande orbitaler vardera innehåller åtta elektroner när den är full. Under normala omständigheter, och i syfte att finna en atoms effektiv kärnladdning, elektroner kommer att ockupera närmast orbital till kärnan som de kan.

Fullt upptagna orbitaler motverka samma mängd positiv laddning eftersom de innehåller negativ laddning. Till exempel, en atom med 12 protoner och 12 elektroner, som är en neutral atom, kommer att förlora 2 positiv laddning från helt ockuperade första orbital och 8 positiv laddning från den andra. De andra två elektroner i den tredje orbital påverkar inte atomen effektiva kärnladdning, vilket i detta fall skulle vara 12 minus 10, eller 2.

I de flesta fall är den förenklade ekvationen är tillräcklig för att upptäcka en atoms effektiv kärnladdning. Mer komplexa varianter av ekvationen tar hänsyn till små negativa laddningen av valenselektroner, vilket anses vara försumbar för de flesta ändamål. Joner kommer också att ha en effektiv kärnladdning som avviker något från standardekvationen, som tillägg av en extra elektron till den yttre orbital kommer att göra det något mindre positiv, och förlusten av en elektron ökar atomen positiva attraktion.

  • En enkel ekvation kan användas för att upptäcka en atoms effektiv kärnladdning.
  • Den periodiska systemet är en tabell över de kemiska element i vilka elementen är arrangerade på order av atomnummer.