เนื้อหา

• ขั้นตอน
• เคล็ดลับ
• คำเตือน

ดังที่คุณทราบ ในอะตอมจำนวนมาก อิเล็กตรอนแต่ละตัวได้รับผลกระทบจากแรงดึงดูดที่ค่อนข้างน้อยกว่าประจุที่แท้จริงของนิวเคลียส ซึ่งเป็นผลมาจากการคัดกรองที่กระทำโดยอิเล็กตรอนอื่นๆ ของอะตอม เมื่อใช้กฎของสเลเตอร์ เราสามารถคำนวณค่าคงที่การคัดกรอง ซึ่งเขียนแทนด้วยตัวอักษร σ สำหรับอิเล็กตรอนแต่ละตัวในอะตอม

ประจุที่มีประสิทธิผลของนิวเคลียสสามารถกำหนดเป็นความแตกต่างระหว่างประจุที่แท้จริงของนิวเคลียส (Z) และผลการตรวจคัดกรองของอิเล็กตรอนที่หมุนระหว่างนิวเคลียสและเวเลนซ์อิเล็กตรอน

ประจุที่มีประสิทธิผลของนิวเคลียสคำนวณโดยสูตร Z * = Z - σ โดยที่ Z = เลขอะตอม σ = ค่าคงที่การคัดกรอง

ในการคำนวณประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพ (Z *) เราต้องการค่าคงที่การคัดกรอง (σ) ซึ่งสามารถหาได้โดยใช้กฎต่อไปนี้

ขั้นตอน

1. 1 บันทึกการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ของรายการดังที่แสดงด้านล่าง
   • (1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d) (4f) (5s, 5p) (5d) ...
   • จัดเรียงอิเล็กตรอนตามกฎของ Klechkovsky
     • อิเล็กตรอนใด ๆ ทางด้านขวาของอิเล็กตรอนที่สนใจจะไม่มีผลต่อค่าคงที่การคัดกรอง
     • ค่าคงที่การป้องกันสำหรับแต่ละกลุ่มคำนวณเป็นผลรวมของส่วนประกอบต่อไปนี้:
       • อิเล็กตรอนอื่น ๆ ทั้งหมดในกลุ่มเดียวกันที่มีอิเล็กตรอนที่เราสนใจจะคัดกรอง 0.35 หน่วยประจุนิวเคลียร์ ข้อยกเว้นคือกลุ่มที่ 1 โดยที่อิเล็กตรอนหนึ่งตัวถูกนับเป็น 0.30 เท่านั้น
       • ในกรณีของกลุ่มที่อยู่ในประเภท [s, p] ให้ใช้ 0.85 หน่วยสำหรับอิเล็กตรอนแต่ละตัว (n-1) ของเปลือกและ 1.00 หน่วยสำหรับอิเล็กตรอนแต่ละตัว (n-2) และเปลือกต่อไปนี้
       • ในกรณีของกลุ่มที่อยู่ในประเภท [d] หรือ [f] ให้ใช้ 1.00 หน่วยสำหรับอิเล็กตรอนแต่ละตัวทางด้านซ้ายของวงโคจรนี้
2. 2 ตัวอย่างเช่น: (a) คำนวณประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพสำหรับ 2p ในอะตอมไนโตรเจน
   • การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ - (1s) (2s, 2p)
   • ค่าคงที่การป้องกัน σ = (0.35 × 4) + (0.85 × 2) = 3.10
   • ประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพ Z * = Z - σ = 7 - 3.10 = 3.90
3. 3 (b) คำนวณประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพและค่าคงที่การคัดกรองสำหรับอิเล็กตรอน 3p ในอะตอมซิลิกอน
   • การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ - (1s) (2s, 2p) (3s, 3p)
   • σ = (0,35 × 3) + (0,85 × 8) + (1 × 2) = 9,85
   • Z * = Z - σ = 14 - 9.85 = 4.15
4. 4 (c) คำนวณประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพสำหรับอิเล็กตรอน 4s และอิเล็กตรอน 3d ในอะตอมของสังกะสี
   • การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ - (1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s)
   • สำหรับอิเล็กตรอน 4s
   • σ = (0,35 × 1) + (0,85 × 18) + (1 × 10) = 25,65
   • Z * = Z - σ = 30 - 25.65 = 4.35
   • สำหรับอิเล็กตรอน 3 มิติ
   • σ = (0,35 × 9) + (1 × 18) = 21,15
   • Z * = Z - σ = 30 - 21.15 = 8.85
5. 5 (d) คำนวณประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพสำหรับอิเล็กตรอน 6s ตัวหนึ่งของทังสเตน (เลขอะตอม = 74)
   • การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ - (1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (4s, 4p) (3d) (4f) (5s, 5p) (5d), (6s)
   • σ = (0,35 × 1) + (0,85 × 12) + (1 × 60) = 70,55
   • Z * = Z - σ = 74 - 70.55 = 3.45

เคล็ดลับ

• อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลการกำบัง ค่าคงที่การกำบัง ประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพ กฎของสเลเตอร์ และปริมาณสารเคมีอื่นๆ
• หากมีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวในวงโคจร แสดงว่าไม่มีผลการตรวจคัดกรอง ในกรณีที่อะตอมมีจำนวนอิเล็กตรอนเป็นเลขคี่ จะต้องลดจำนวนลงหนึ่งก่อนจึงคูณด้วยจำนวนที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ผลการป้องกันที่แท้จริง

คำเตือน

• แม้ว่ากฎเหล่านี้ทั้งหมดอาจดูน่ากลัวสำหรับคุณ แต่การเขียนการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ที่ถูกต้องจะช่วยให้คุณประสบความสำเร็จ