钾的有效核电荷为+1。有效核电荷是指属于一个原子且具有一个以上电子的电子所感知的总正电荷。术语“有效”描述了电子从其负电荷施加到核附近的屏蔽作用,以保护电子免受较高轨道的影响。
该性质与元素的其他特征直接相关,例如元素的原子尺寸或形成离子的位置。这样,有效核电荷的概念可以更好地理解存在的保护对元素的周期性特性的影响。
另外,在具有一个以上电子的原子中(即在多电子原子中),电子屏蔽的存在会降低存在于原子核的质子(带正电的粒子)之间的静电吸引力。和外层电子。
相反,在多电子原子中电子彼此排斥的力抵消了由原子核施加在这些带相反电荷的粒子上的吸引力的影响。
什么是有效核电荷?
当涉及一个只有一个电子(氢型)的原子时,这个单电子会感知原子核的净正电荷。相反,当一个原子具有一个以上的电子时,它会受到所有外部电子向原子核的吸引,并同时受到这些电子之间的排斥。
一般说来,元素的有效核电荷越大,电子与原子核之间的吸引力越大。
类似地,该效应越大,属于这些外部电子所处的轨道的能量越低。
对于大多数主族元素(也称为代表元素),此属性在元素周期表中从左到右增加,但从上到下减小。
为了计算电子的有效核电荷(Z eff或Z *)的值,使用了Slater提出的以下公式:
Z * = Z-S
Z *是指有效核电荷。
Z是存在于原子核中的质子数(或原子数)。
S是原子核与被研究电子之间的平均电子数(非价电子数)。
钾的有效核电荷
这意味着,原子核中有19个质子,其核电荷为+19。正如我们所说的中性原子,这意味着它具有相同数量的质子和电子(19)。
按照这种思路,钾的有效核电荷是通过算术运算来计算的,方法是从其核电荷中减去内部电子的数量,如下所示:
(+19-2-8-8 = +1)
换句话说,化合价电子受到来自第一能级(最接近原子核)的2个电子,来自第二能级的8个电子和来自第三能级和倒数第二个能级的8个电子的保护;也就是说,这18个电子发挥屏蔽作用,可以保护最后一个电子免受原子核施加的力的影响。
可以看出,元素的有效核电荷的值可以通过其氧化数来确定。应该注意的是,对于特定的电子(在任何能级下),有效核电荷的计算是不同的。
钾有效核电荷的例子说明
这是两个示例,用于计算钾原子上给定价电子所感知的有效核电荷。
-首先,其电子配置按以下顺序表示:(1 s)(2 s,2 p)(3 s,3 p)(3 d)(4 s,4 p)(4 d)(4 f )(5 s,5 p),依此类推。
-该组右边的电子(ns,np)不参与计算。
-组(ns,np)中的每个电子贡献0.35。(n-1)能级的每个电子贡献0.85。
-每个(n-2)或更低的电子贡献1.00。
-当受保护的电子在第(nd)或(nf)组中时,在第(nd)或(nf)组左侧的一个组中的每个电子贡献1.00。
因此,计算开始:
第一个例子
如果原子最外壳中的唯一电子在4 s轨道上,则其有效核电荷可以如下确定:
(1 s 2)(2 s 2 2 p 5)(3 s 2 3 p 6)(3 d 6)(4 s 1)
然后计算不属于最外层电子的平均电子数:
S =(8 x(0.85))+(10 x 1.00))= 16.80
取S的值,我们继续计算Z *:
Z * = 19.00-16.80 = 2.20
第二个例子
在第二种情况下,唯一的价电子在4 s轨道上。其有效核电荷可以通过以下方式确定:
(1 s 2)(2 s 2 2 p 6)(3 s 2 3 p 6)(3 d 1)
再次计算非价电子的平均数:
S =(18 x(1.00))= 18.00
最后,使用S的值,我们可以计算Z *:
Z * = 19.00-18.00 = 1.00
结论
与之前的结果进行比较,可以观察到,存在于4 s轨道中的电子被吸引到原子核的力大于吸引位于3 d轨道中的电子的力。因此,在4s轨道中的电子具有比在3d轨道中的电子低的能量。
因此,可以得出结论,电子可以以其基态位于4 s轨道,而在3 d轨道则处于激发态。
参考文献
- 维基百科。(2018)。维基百科。从en.wikipedia.org恢复
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