ประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพของโพแทสเซียมคืออะไรและเป็นตัวอย่าง - เคมี - 2025

ค่าใช้จ่ายที่มีประสิทธิภาพนิวเคลียร์ของโพแทสเซียมเป็น 1 ประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิผลคือประจุบวกทั้งหมดที่รับรู้โดยอิเล็กตรอนซึ่งเป็นของอะตอมที่มีอิเล็กตรอนมากกว่าหนึ่งตัว คำว่า "ประสิทธิผล" อธิบายผลการป้องกันที่อิเล็กตรอนออกแรงใกล้นิวเคลียสจากประจุลบเพื่อป้องกันอิเล็กตรอนจากวงโคจรที่สูงขึ้น

คุณสมบัตินี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับลักษณะอื่น ๆ ขององค์ประกอบเช่นขนาดอะตอมหรือการจัดการเพื่อสร้างไอออน ด้วยวิธีนี้แนวคิดเรื่องประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพทำให้เข้าใจถึงผลที่ตามมาของการป้องกันที่มีต่อคุณสมบัติตามระยะเวลาขององค์ประกอบ

นอกจากนี้ในอะตอมที่มีอิเล็กตรอนมากกว่าหนึ่งตัวนั่นคือในอะตอมโพลีอิเล็กโทรนิกส์ - การมีอยู่ของการป้องกันอิเล็กตรอนจะทำให้แรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตลดลงที่มีอยู่ระหว่างโปรตอน (อนุภาคที่มีประจุบวก) ของนิวเคลียสของอะตอม และอิเล็กตรอนที่ระดับภายนอก

ในทางตรงกันข้ามแรงที่อิเล็กตรอนขับไล่กันในอะตอมของโพลีอิเล็กโทรนิกส์จะต่อต้านผลกระทบของแรงดึงดูดที่นิวเคลียสกระทำต่ออนุภาคที่มีประจุตรงข้ามกัน

ประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพคืออะไร?

เมื่อพูดถึงอะตอมที่มีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว (ชนิดของไฮโดรเจน) อิเล็กตรอนเดี่ยวนี้จะรับรู้ประจุบวกสุทธิของนิวเคลียส ในทางตรงกันข้ามเมื่ออะตอมมีอิเล็กตรอนมากกว่าหนึ่งตัวมันจะสัมผัสกับแรงดึงดูดของอิเล็กตรอนภายนอกทั้งหมดที่มีต่อนิวเคลียสและแรงผลักระหว่างอิเล็กตรอนเหล่านี้ในเวลาเดียวกัน

โดยทั่วไปกล่าวกันว่ายิ่งประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพของธาตุมีมากเท่าไหร่แรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนและนิวเคลียสก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ในทำนองเดียวกันยิ่งผลกระทบนี้มีขนาดใหญ่พลังงานที่เป็นของออร์บิทัลซึ่งเป็นที่ตั้งของอิเล็กตรอนวงนอกเหล่านี้ก็จะยิ่งลดลง

สำหรับองค์ประกอบกลุ่มหลักส่วนใหญ่ (เรียกอีกอย่างว่าองค์ประกอบตัวแทน) คุณสมบัตินี้จะเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวา แต่จะลดลงจากบนลงล่างในตารางธาตุ

ในการคำนวณค่าของประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิผลของอิเล็กตรอน (Z _effหรือ Z *) จะใช้สมการต่อไปนี้ที่เสนอโดย Slater:

Z * = Z - ส

Z * หมายถึงประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพ

Z คือจำนวนโปรตอนที่มีอยู่ในนิวเคลียสของอะตอม (หรือเลขอะตอม)

S คือจำนวนอิเล็กตรอนโดยเฉลี่ยที่อยู่ระหว่างนิวเคลียสและอิเล็กตรอนที่ศึกษา (จำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่ใช่ความจุ)

ประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพของโพแทสเซียม

นี่หมายความว่าการมีโปรตอน 19 ตัวในนิวเคลียสประจุนิวเคลียร์ของมันคือ +19 เมื่อเราพูดถึงอะตอมที่เป็นกลางนั่นหมายความว่ามีโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากัน (19)

ตามลำดับความคิดนี้ประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิผลของโพแทสเซียมคำนวณโดยการคำนวณทางคณิตศาสตร์โดยการลบจำนวนอิเล็กตรอนภายในออกจากประจุนิวเคลียร์ตามที่แสดงด้านล่าง:

(+19 - 2 - 8 - 8 = +1)

กล่าวอีกนัยหนึ่งเวเลนซ์อิเล็กตรอนได้รับการปกป้องโดยอิเล็กตรอน 2 ตัวจากระดับแรก (อันที่ใกล้นิวเคลียสมากที่สุด) อิเล็กตรอน 8 ตัวจากระดับที่สองและอีก 8 อิเล็กตรอนจากระดับที่สามและระดับสุดท้าย นั่นคืออิเล็กตรอน 18 ตัวเหล่านี้มีผลในการป้องกันซึ่งปกป้องอิเล็กตรอนตัวสุดท้ายจากแรงที่นิวเคลียสกระทำกับมัน

ดังที่เห็นได้ค่าของประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิผลขององค์ประกอบสามารถกำหนดได้จากเลขออกซิเดชันของมัน ควรสังเกตว่าสำหรับอิเล็กตรอนเฉพาะ (ในระดับพลังงานใด ๆ ) การคำนวณประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิผลจะแตกต่างกัน

อธิบายตัวอย่างของประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพของโพแทสเซียม

ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างสองตัวอย่างในการคำนวณประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิผลซึ่งรับรู้โดยเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่กำหนดบนอะตอมโพแทสเซียม

- ขั้นแรกการกำหนดค่าอิเล็กตรอนจะแสดงตามลำดับต่อไปนี้: (1 s) (2 s, 2 p) (3 s, 3 p) (3 d) (4 s, 4 p) (4 d) (4 f ) (5 วินาที 5 หน้า) และอื่น ๆ

- ไม่มีอิเล็กตรอนทางด้านขวาของกลุ่ม (ns, np) มีส่วนช่วยในการคำนวณ

- อิเล็กตรอนแต่ละตัวในกลุ่ม (ns, np) มีส่วนทำให้ 0.35 อิเล็กตรอนแต่ละตัวในระดับ (n-1) มีส่วนทำให้ 0.85

- อิเล็กตรอนแต่ละตัวที่มีระดับ (n-2) หรือต่ำกว่ามีส่วนทำให้ 1.00

- เมื่ออิเล็กตรอนที่ได้รับการป้องกันอยู่ในกลุ่ม (nd) หรือ (nf) แต่ละอิเล็กตรอนของกลุ่มทางด้านซ้ายของกลุ่ม (nd) หรือ (nf) มีส่วนทำให้ 1.00

ดังนั้นการคำนวณจะเริ่มขึ้น:

ตัวอย่างแรก

ในกรณีที่อิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวในเปลือกนอกสุดของอะตอมอยู่ในออร์บิทัล 4 วินาทีประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิผลสามารถพิจารณาได้ดังนี้:

(1 วินาที² ) (2 วินาที² 2 พี⁵ ) (3 วินาที² 3 พี⁶ ) (3 วัน⁶ ) (4 วินาที¹ )

จากนั้นคำนวณจำนวนอิเล็กตรอนโดยเฉลี่ยที่ไม่ได้อยู่ในระดับนอกสุด:

S = (8 x (0.85)) + (10 x 1.00)) = 16.80

รับค่าของ S เราจะคำนวณ Z *:

Z * = 19.00 - 16.80 = 2.20

ตัวอย่างที่สอง

ในกรณีที่สองนี้เวเลนซ์อิเล็กตรอนตัวเดียวอยู่ในออร์บิทัล 4 วินาที ประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพสามารถกำหนดได้ในลักษณะเดียวกัน:

(1 วินาที² ) (2 วินาที² 2 พี⁶ ) (3 วินาที² 3 พี⁶ ) (3 วัน¹ )

อีกครั้งมีการคำนวณจำนวนเฉลี่ยของอิเล็กตรอนที่ไม่ใช่เวเลนซ์:

S = (18 x (1.00)) = 18.00

สุดท้ายด้วยค่า S เราสามารถคำนวณ Z *:

Z * = 19.00 - 18.00 = 1.00 น

ข้อสรุป

จากการเปรียบเทียบผลลัพธ์ก่อนหน้านี้จะสังเกตได้ว่าอิเล็กตรอนที่อยู่ในออร์บิทัล 4 วินาทีถูกดึงดูดเข้าสู่นิวเคลียสของอะตอมด้วยแรงที่มากกว่าแรงที่ดึงดูดอิเล็กตรอนที่อยู่ในวงโคจร 3 d ดังนั้นอิเล็กตรอนในออร์บิทัล 4 วินาทีจึงมีพลังงานต่ำกว่าในออร์บิทัล 3 d

ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าอิเล็กตรอนสามารถอยู่ในออร์บิทัล 4 วินาทีในสถานะพื้นขณะที่ในวงโคจร 3 d อยู่ในสถานะตื่นเต้น

อ้างอิง

1. วิกิพีเดีย (2018) วิกิพีเดีย สืบค้นจาก en.wikipedia.org
2. ช้าง, ร. (2550). เคมี. รุ่นที่เก้า (McGraw-Hill)
3. แซนเดอร์สัน, อาร์. (2012). พันธะเคมีและพลังงานพันธะ กู้คืนจาก books.google.co.th
4. facer ช. (2558). Edexcel A Level Chemistry Student ของ George Facer - เล่ม 1 กู้คืนจาก books.google.co.th
5. Raghavan, PS (1998). แนวคิดและปัญหาทางเคมีอนินทรีย์. กู้คืนจาก books.google.co.th