SARCINA NUCLEARĂ EFICIENTĂ DE POTASIU: CE ESTE ȘI EXEMPLE - CHIMIE - 2025

Sarcina nucleară eficientă de potasiu este de +1. Sarcina nucleară efectivă este sarcina pozitivă totală percepută de un electron aparținând unui atom cu mai mult de un electron. Termenul "eficient" descrie efectul de ecranare pe care electronii îl exercită în apropierea nucleului, de la sarcina lor negativă, pentru a proteja electronii de orbitalii superiori.

Această proprietate este direct legată de alte caracteristici ale elementelor, cum ar fi dimensiunile lor atomice sau dispoziția lor de a forma ioni. În acest fel, noțiunea de încărcare nucleară eficientă oferă o mai bună înțelegere a consecințelor protecției prezente asupra proprietăților periodice ale elementelor.

În plus, în atomii care au mai mult de un electron - adică în atomii polielectronici - existența ecranării electronilor produce o scădere a forțelor atractive electrostatice existente între protonii (particule încărcate pozitiv) din nucleul atomului. și electroni la niveluri exterioare.

În schimb, forța cu care electronii se repulsă în atomi polielectronici contracarează efectele forțelor atractive exercitate de nucleu asupra acestor particule încărcate opus.

Care este încărcarea nucleară eficientă?

Când vine vorba de un atom care are un singur electron (tip hidrogen), acest singur electron percepe sarcina netă pozitivă a nucleului. Dimpotrivă, atunci când un atom are mai mult de un electron, el experimentează atracția tuturor electronilor externi către nucleu și, simultan, repulsia dintre acești electroni.

În general, se spune că, cu cât sarcina nucleară eficientă a unui element este mai mare, cu atât forțele atractive dintre electroni și nucleu sunt mai mari.

În mod similar, cu cât acest efect este mai mare, cu atât este mai mică energia aparținând orbitalului în care se află acești electroni exteriori.

Pentru majoritatea elementelor principale ale grupului (numite și elemente reprezentative) această proprietate crește de la stânga la dreapta, dar scade de sus în jos în tabelul periodic.

Pentru a calcula valoarea încărcării nucleare efective a unui electron (Z _eff sau Z *) se utilizează următoarea ecuație propusă de Slater:

Z * = Z - S

Z * se referă la încărcarea nucleară efectivă.

Z este numărul de protoni prezenți în nucleul atomului (sau numărul atomic).

S este numărul mediu de electroni care se află între nucleul și electronul studiat (numărul de electroni care nu sunt valență).

Sarcina nucleară eficientă de potasiu

Aceasta implică faptul că, având 19 protoni în nucleul său, încărcarea sa nucleară este de +19. Deoarece vorbim de un atom neutru, aceasta înseamnă că acesta are același număr de protoni și electroni (19).

În această ordine de idei, sarcina nucleară efectivă a potasiului este calculată printr-o operație aritmetică, scăzând numărul de electroni interni din sarcina sa nucleară, așa cum este exprimat mai jos:

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

Cu alte cuvinte, electronul de valență este protejat de 2 electroni de la primul nivel (cel mai apropiat de nucleu), 8 electroni de la al doilea nivel și încă 8 electroni de la cel de-al treilea și penultimul nivel; adică acești 18 electroni exercită un efect de ecranare care protejează ultimul electron de forțele exercitate de nucleul asupra lui.

După cum se poate observa, valoarea încărcării nucleare efective a unui element poate fi stabilită prin numărul de oxidare al acestuia. Trebuie menționat că pentru un electron specific (la orice nivel de energie), calculul încărcării nucleare efective este diferit.

Exemple de încărcare nucleară eficientă de potasiu explicate

Iată două exemple pentru a calcula sarcina nucleară eficientă percepută de un electron de valență dat pe un atom de potasiu.

- În primul rând, configurația electronilor săi este exprimată în următoarea ordine: (1 s) (2 s, 2 p) (3 s, 3 p) (3 d) (4 s, 4 p) (4 d) (4 f ) (5 s, 5 p) și așa mai departe.

- Niciun electron din dreapta grupului (ns, np) nu contribuie la calcul.

- Fiecare electron din grup (ns, np) contribuie cu 0,35. Fiecare electron al nivelului (n-1) contribuie cu 0,85.

- Fiecare electron de nivel (n-2) sau mai mic contribuie 1,00.

- Când electronul protejat se află într-un grup (nd) sau (nf), fiecare electron al unui grup din stânga grupului (nd) sau (nf) contribuie cu 1,00.

Astfel, calculul începe:

Primul exemplu

În cazul în care singurul electron din coaja exterioară a atomului este în orbitalul de 4 s, sarcina nucleară efectivă poate fi determinată după cum urmează:

(1 s ² ) (2 s ² 2 p ⁵ ) (3 s ² 3 p ⁶ ) (3 d ⁶ ) (4 s ¹ )

Numărul mediu de electroni care nu aparțin nivelului cel mai extern este apoi calculat:

S = (8 x (0,85)) + (10 x 1,00)) = 16,80

Luând valoarea lui S, procedăm la calcularea Z *:

Z * = 19,00 - 16,80 = 2,20

Al doilea exemplu

În acest al doilea caz, singurul electron de valență este în orbitalul de 4 s. Sarcina nucleară efectivă poate fi determinată în același mod:

(1 s ² ) (2 s ² 2 p ⁶ ) (3 s ² 3 p ⁶ ) (3 d ¹ )

Din nou, se calculează numărul mediu de electroni fără valență:

S = (18 x (1,00)) = 18,00

În cele din urmă, cu valoarea lui S, putem calcula Z *:

Z * = 19,00 - 18,00 = 1,00

concluzie

Făcând o comparație cu rezultatele anterioare, se poate observa că electronul prezent în orbitalul de 4 s este atras de nucleul atomului prin forțe mai mari decât cele care atrag electronul care este situat în orbitalul 3 d. Prin urmare, electronul din orbitalul de 4 s are o energie mai mică decât cea din orbitalul de 3 d.

Astfel, se concluzionează că un electron poate fi localizat în orbitalul de 4 s în starea sa de sol, în timp ce în orbitalul 3 d este în stare excitată.

Referințe

1. Wikipedia. (2018). Wikipedia. Recuperat de pe en.wikipedia.org
2. Chang, R. (2007). Chimie. A noua ediție (McGraw-Hill).
3. Sanderson, R. (2012). Obligații și obligațiuni chimice. Recuperat din books.google.co.ve
4. Descărcare. G. (2015). George Facer Edexcel A Student Chimie la nivel - Cartea 1. Recuperat din books.google.co.ve
5. Raghavan, PS (1998). Concepte și probleme în chimia anorganică. Recuperat din books.google.co.ve