実効核電荷の計算方法

実効核電荷とは、核を取り囲む遮蔽電子の数を考慮した後、多電子原子の最も外側の (価電子) 電子によって感じられる電荷を指します。周期表の傾向は、期間全体で増加し、グループを下って増加することです.

実効核電荷式

単一電子の実効核電荷を計算する式は次のとおりです:

Z_効果 *= * Z − S

• Z_効果 <サブ> 有効核電荷、または Z 有効
• Z は原子核内の陽子の数、原子番号
• S は原子核と電子の間の電子密度の平均量です

実効核電荷の計算

実効核電荷を計算するには、Z 値と S 値を理解する必要があります。 Z は原子番号であり、S は、検討中の原子核と電子の間の電子雲遮蔽値を決定するためにスレーターの規則を使用する必要があります。

ステップ 1:Z 値を決定するための原子番号の検索

問題例 :ナトリウムの価電子の実効核電荷は?

Z は原子核内の陽子の数であり、これによって核の正電荷が決まります。原子核内の陽子の数は、原子番号とも呼ばれます。

元素の周期表を使用して、目的の原子番号を見つけます。上記の例では、ナトリウム (記号 Na) の原子番号は 11 です。

ステップ 2:電子配置を書く

元素の電子配置を次の順序とグループ分けで書きます:

(1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d), (4f), (5s, 5p), (5d), (5f). . .

数字 (1、2、3...) は、原子内の電子の主量子数またはエネルギー シェル レベルに対応し、電子が原子核からどれだけ離れているかを示していることを思い出してください。文字 (s、p、d、f) は、与えられた電子軌道の形状に対応します。たとえば、「s」は球形の軌道形状で、「p」は数字の 8 に似ています。

ナトリウムの場合、電子配置は (1s) (2s, 2p) (3s) です。

上の例では、ナトリウムは 11 個の電子を持っています。最初のエネルギー レベル (1) に 2 つの電子、2 番目のエネルギー レベル (2) に 8 つの電子、3 番目のエネルギー レベルに 1 つの電子があります。 3s 軌道の電子がこの例の焦点です。

ステップ 3:各電子にシールド値を割り当てる

値 S は、それらを開発した科学者 John C. Slater にちなんで名付けられた Slater の規則を使用して計算できます。これらの規則は、各電子に遮蔽値を与えます。 しない 対象の電子の値を含めます。次の値を割り当てます:

上記の例では、Na の答えは次のようになります:

ステップ 4:S 値の合計

Slater のルールを使用して計算されたすべてのシールド チャージを追加します。

サンプル問題では、シールド値の合計は 8.8 (0 + 0 + 8.8 + 0) になります。

ステップ 5:数式を使用して有効な Z を検索

Z と S の値を有効核電荷式に代入します。

Z_効果 *= * Z − S

上記の Na の例:11 − 8.8 =2.2

ナトリウム原子の 3s 電子の実効核電荷は 2.2 です。値は料金であり、単位が含まれていないことに注意してください。