칼륨 의 유효 핵 전하는 +1입니다. 유효 핵 전하는 하나 이상의 전자를 가진 원자에 속하는 전자가 인식하는 총 양전하입니다. "효과적인"이라는 용어는 전자가 더 높은 궤도로부터 전자를 보호하기 위해 음전하로부터 핵 근처에서 발휘하는 차폐 효과를 설명합니다.
이 속성은 원자 치수 또는 이온 형성 성향과 같은 요소의 다른 특성과 직접 관련이 있습니다. 이러한 방식으로 효과적인 핵 전하의 개념은 원소의 주기적 특성에 존재하는 보호의 결과에 대한 더 나은 이해를 제공합니다.
또한, 하나 이상의 전자를 가진 원자, 즉 다 전자 원자에서 전자 차폐의 존재는 원자핵의 양성자 (양전하 입자) 사이에 존재하는 정전기 인력을 감소시킵니다. 그리고 외부 수준의 전자.
대조적으로, 전자가 다 전자 원자에서 서로를 밀어내는 힘은 반대로 하전 된 입자에 대한 핵에 의해 가해지는 인력의 영향을 상쇄합니다.
효과적인 핵 전하는 무엇입니까?
전자가 하나 뿐인 원자 (수 소형)의 경우이 단일 전자는 핵의 순 양전하를 인식합니다. 반대로 원자가 하나 이상의 전자를 가질 때, 그것은 모든 외부 전자가 핵을 향한 인력과 동시에 이러한 전자들 사이의 반발을 경험합니다.
일반적으로 원소의 유효 핵 전하가 클수록 전자와 핵 사이의 인력이 커진다고합니다.
마찬가지로이 효과가 클수록 외부 전자가 위치한 궤도에 속하는 에너지가 낮아집니다.
대부분의 주요 그룹 요소 (대표 요소라고도 함)의 경우이 속성은 왼쪽에서 오른쪽으로 증가하지만 주기율표에서 위에서 아래로 감소합니다.
전자의 유효 핵 전하 값 (Z eff 또는 Z *) 을 계산하기 위해 Slater가 제안한 다음 방정식이 사용됩니다.
Z * = Z-S
Z *는 유효 핵 전하를 나타냅니다.
Z는 원자핵 (또는 원자 번호)에 존재하는 양성자의 수입니다.
S는 핵과 연구중인 전자 사이에있는 평균 전자 수 (가가 아닌 전자 수)입니다.
칼륨의 효과적인 핵 전하
이것은 핵에 19 개의 양성자를 가지고있는 핵 전하가 +19임을 의미합니다. 우리가 중성 원자에 대해 말했듯이 이것은 동일한 수의 양성자와 전자를 가지고 있음을 의미합니다 (19).
이 아이디어 순서에서 칼륨의 유효 핵 전하는 산술 연산으로 계산됩니다.
(+ 19-2-8-8 = +1)
즉, 원자가 전자는 첫 번째 수준 (핵에 가장 가까운 것)에서 2 개의 전자, 두 번째 수준에서 8 개의 전자, 세 번째 및 두 번째 수준에서 8 개의 전자에 의해 보호됩니다. 즉,이 18 개의 전자는 핵이 가하는 힘으로부터 마지막 전자를 보호하는 차폐 효과를 발휘합니다.
알 수 있듯이 원소의 유효 핵 전하 값은 산화 수에 의해 설정 될 수 있습니다. 특정 전자 (모든 에너지 수준에서)의 경우 유효 핵 전하의 계산이 다르다는 점에 유의해야합니다.
칼륨의 효과적인 핵 전하의 예 설명
다음은 칼륨 원자에서 주어진 원자가 전자가 감지하는 유효 핵 전하를 계산하는 두 가지 예입니다.
-첫째, 전자 배열은 다음 순서로 표현됩니다. ) (5 초, 5 피) 등.
-그룹 (ns, np)의 오른쪽에있는 전자가 계산에 기여하지 않습니다.
-그룹 (ns, np)의 각 전자는 0.35에 기여합니다. (n-1) 레벨의 각 전자는 0.85에 기여합니다.
-레벨 (n-2) 이하의 각 전자는 1.00에 기여합니다.
-보호 된 전자가 (nd) 또는 (nf) 그룹에있을 때 그룹 (nd) 또는 (nf)의 왼쪽에있는 그룹의 각 전자는 1.00을 제공합니다.
따라서 계산이 시작됩니다.
첫 번째 예
원자의 가장 바깥 쪽 껍질에있는 유일한 전자가 4s 궤도에있는 경우 유효 핵 전하는 다음과 같이 결정될 수 있습니다.
(1 초 2 ) (2 초 2 2 p 5 ) (3 초 2 3 p 6 ) (3 d 6 ) (4 초 1 )
그런 다음 가장 바깥 쪽 수준에 속하지 않는 평균 전자 수를 계산합니다.
S = (8 x (0.85)) + (10 x 1.00)) = 16.80
S 값을 사용하여 Z *를 계산합니다.
Z * = 19.00-16.80 = 2.20
두 번째 예
이 두 번째 경우, 유일한 원자가 전자는 4s 궤도에 있습니다. 효과적인 핵 전하는 다음과 같은 방법으로 결정할 수 있습니다.
(1 초 2 ) (2 초 2 2 p 6 ) (3 초 2 3 p 6 ) (3 d 1 )
다시 말하지만, 비 원자가 전자의 평균 수는 다음과 같이 계산됩니다.
S = (18 x (1.00)) = 18.00
마지막으로 S 값으로 Z *를 계산할 수 있습니다.
Z * = 19.00-18.00 = 1.00
결론
이전 결과를 비교해 보면 4s 궤도에 존재하는 전자가 3d 궤도에 위치한 전자를 끌어 당기는 힘보다 더 큰 힘에 의해 원자의 핵에 끌리는 것을 관찰 할 수 있습니다. 따라서 4s 궤도의 전자는 3d 궤도의 전자보다 에너지가 낮습니다.
따라서 전자는 바닥 상태에서 4s 궤도에 위치 할 수있는 반면 3d 궤도에서는 여기 상태에있을 수 있다고 결론지었습니다.
참고 문헌
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