Sarcină nucleară eficientă

Același subiect în detaliu: Efect de ecran .

Sarcină nucleară eficientă sau pur și simplu sarcină efectivă (sau sarcină nucleară efectivă , în simboluri $Z_{\mathrm {eff} }$ ${\ displaystyle Z _ {\ mathrm {eff}}}$ ${\ displaystyle Z _ {\ mathrm {eff}}}$ sau Z *) este sarcina de care este afectat într-adevăr un electron dintr-un atom polielectronic. Se spune că este „eficient” deoarece, datorită efectului ecranului celorlalți electroni din straturile cele mai interioare (în engleză core ), electronul din ultimul strat nu este afectat în totalitate de sarcina nucleară .

Numai în atomul de hidrogen și în cel de heliu , electronii (respectiv unul pentru hidrogen și doi pentru heliu), nefiind protejați de mai mulți electroni interni, sunt afectați de o sarcină efectivă echivalentă cu sarcina nucleară. În toți ceilalți atomi, electronii din ultimul strat sunt în schimb afectați de o sarcină efectivă care poate fi calculată prin intermediul ecuației:

Z^{*}=Z-\ S

{\ displaystyle Z ^ {*} = Z- \ S}

{\ displaystyle Z ^ {*} = Z- \ S}

unde Z * este notația adoptată de obicei pentru a indica sarcina nucleară efectivă, Z este numărul de protoni și S este numărul mediu de electroni ( constanta ecranului ) dintre nucleu și electronul considerat și se calculează ușor luând în considerare regulile de Slater .

O consecință a încărcării efective este reprezentată de dimensiunea razei atomice , care crește pe măsură ce Z * scade, deoarece electronii cei mai exteriori sunt mai puțin atrași de interacțiunea Coulomb cu nucleul și, prin urmare, pot fi mai îndepărtați de acesta.

Tendință în tabelul periodic

Sarcina nucleară efectivă (Z *) este o caracteristică a fiecărui element din tabelul periodic al elementelor . Crește încet, de-a lungul unui grup _, de sus în jos [Z * (LI) = 1,3; Z * (Na) = 2,22] sau rămâne constant [Z * (Na) = 2,2; Z * (K) = 2.2] și de-a lungul perioadei crește de la stânga la dreapta (efect parțial de ecran). Diferența dintre efectul ecranului complet și efectul ecranului parțial este dedusă din regulile lui Slater , care afirmă că efectul de ecranare produs de electronii aparținând aceleiași cochilii de electroni este mai mic, având în vedere că cei plasați în cochiliile inferioare. Acest lucru, de fapt, afectează și dimensiunea razei atomice: în perioada aceasta scade (sarcina efectivă crește datorită ecranării parțiale), în timp ce raza atomică crește de-a lungul grupurilor (sarcina efectivă crește încet datorită ecranării complete, dar orbitalele atomice sunt mai departe de nucleu pe măsură ce crește numărul cuantic principal).

Valori

Valorile actualizate ale constantelor ecranului au fost furnizate de Clementi și colab . ^[1] ^[2]


2p	33.039	34.030	35.003	35,993	36.982	37,972	38,941	39.951	40,940	41,930	42.919	43,909	44,898	45,885	46,873	47.860	48.847	49,835
3s	21.843	22,664	23.552	24.362	25.172	25,982	26,792	27.601	28,439	29.221	30.031	30,841	31.631	32.420	33.209	33,998	34.787	35.576
3p	21.303	22.168	23.093	23,846	24,616	25,474	26,384	27.221	28.154	29.020	29.809	30.692	31.521	32.353	33.184	34,009	34,841	35.668
4s	12,388	13,444	14.264	14.902	15.283	16.096	17.198	17.656	18.582	18,986	19,865	20.869	21.761	22.658	23.544	24.408	25.297	26.173
3d	21.679	22,726	25.397	25.567	26.247	27.228	28.353	29.359	30.405	31.451	32.540	33.607	34.678	35.742	36.800	37.839	38.901	39.947
4p	10.881	11,932	12.746	13.460	14.084	14.977	15,811	16.435	17.140	17.723	18.562	19.411	20.369	21.265	22.181	23.122	24.030	24.957
5s	4.985	6.071	6.256	6.466	5.921	6.106	7.227	6.485	6.640	(gol)	6.756	8.192	9.512	10.629	11.617	12.538	13.404	14,218
4d			15.958	13.072	11.238	11.392	12,882	12,813	13,442	13.618	14.763	15.877	16.942	17.970	18,974	19,960	20.934	21.893
5p													8.470	9.102	9,995	10.809	11,612	12,425

Notă

^ E. Clementi, Raimondi, DL, Constantele de screening atomic din funcțiile SCF , în J. Chem. Phys , vol. 38, nr. 11, 1963, pp. 2686-2689, Bibcode : 1963JChPh..38.2686C , DOI : 10.1063 / 1.1733573 .
^ E. Clementi, Raimondi, DL; Reinhardt, WP, Constantele de screening atomic din funcțiile SCF. II. Atomi cu 37 până la 86 de electroni , în Journal of Chemical Physics , vol. 47, 1967, pp. 1300-1307, Bibcode : 1967JChPh..47.1300C , DOI : 10.1063 / 1.1712084 .

Elemente conexe

Portalul chimiei

Portalul de fizică

[1] E. Clementi, Raimondi, DL, Constantele de screening atomic din funcțiile SCF , în J. Chem. Phys , vol. 38, nr. 11, 1963, pp. 2686-2689, Bibcode : 1963JChPh..38.2686C , DOI : 10.1063 / 1.1733573 .

[clem67-2] E. Clementi, Raimondi, DL; Reinhardt, WP, Constantele de screening atomic din funcțiile SCF. II. Atomi cu 37 până la 86 de electroni , în Journal of Chemical Physics , vol. 47, 1967, pp. 1300-1307, Bibcode : 1967JChPh..47.1300C , DOI : 10.1063 / 1.1712084 .

[1]

[2]