ĐIỆN TÍCH HẠT NHÂN HIỆU DỤNG CỦA KALI: NÓ LÀ GÌ VÀ CÁC VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2026

Điện tích hạt nhân hiệu dụng của kali là +1. Điện tích hạt nhân hiệu dụng là tổng điện tích dương mà một êlectron thuộc nguyên tử có nhiều hơn một êlectron cảm nhận được. Thuật ngữ "hiệu quả" mô tả hiệu ứng che chắn mà các điện tử tác động gần hạt nhân khỏi điện tích âm của chúng, để bảo vệ các điện tử khỏi các quỹ đạo cao hơn.

Tính chất này liên quan trực tiếp đến các đặc điểm khác của các nguyên tố, chẳng hạn như kích thước nguyên tử của chúng hoặc sự sắp xếp của chúng để tạo thành ion. Bằng cách này, khái niệm điện tích hạt nhân hiệu dụng cung cấp sự hiểu biết tốt hơn về hệ quả của sự bảo vệ hiện diện đối với các đặc tính tuần hoàn của các nguyên tố.

Ngoài ra, trong nguyên tử có nhiều hơn một điện tử - nghĩa là trong nguyên tử đa điện tử - sự tồn tại của lớp che chắn của các điện tử tạo ra sự giảm lực hút tĩnh điện tồn tại giữa các proton (hạt mang điện dương) của hạt nhân nguyên tử. và các electron ở cấp độ ngoài cùng.

Ngược lại, lực mà các electron đẩy nhau trong nguyên tử đa điện tử chống lại tác dụng của lực hấp dẫn do hạt nhân tác dụng lên các hạt mang điện trái dấu này.

Điện tích hạt nhân hiệu dụng là bao nhiêu?

Khi nói đến một nguyên tử chỉ có một electron (loại hydro), electron độc thân này nhận biết điện tích dương thuần của hạt nhân. Ngược lại, khi một nguyên tử có nhiều hơn một điện tử, nó chịu lực hút của tất cả các điện tử bên ngoài về phía hạt nhân và đồng thời, lực đẩy giữa các điện tử này.

Nói chung, người ta nói rằng điện tích hạt nhân hiệu dụng của một nguyên tố càng lớn thì lực hút giữa các electron và hạt nhân càng lớn.

Tương tự, hiệu ứng này càng lớn thì năng lượng thuộc quỹ đạo nơi các electron bên ngoài này càng thấp.

Đối với hầu hết các nguyên tố nhóm chính (còn gọi là nguyên tố đại diện), tính chất này tăng từ trái sang phải, nhưng giảm từ trên xuống dưới trong bảng tuần hoàn.

Để tính giá trị của điện tích hạt nhân hiệu dụng của một electron (Z _eff hoặc Z *), phương trình sau do Slater đề xuất được sử dụng:

Z * = Z - S

Z * dùng để chỉ điện tích hạt nhân hiệu dụng.

Z là số proton có trong hạt nhân nguyên tử (hoặc số hiệu nguyên tử).

S là số electron trung bình giữa hạt nhân và electron đang nghiên cứu (số electron không hóa trị).

Điện tích hạt nhân hiệu dụng của kali

Điều này ngụ ý rằng, có 19 proton trong hạt nhân của nó, điện tích hạt nhân của nó là +19. Khi chúng ta nói về một nguyên tử trung hòa, điều này có nghĩa là nó có cùng số proton và electron (19).

Theo thứ tự ý tưởng này, điện tích hạt nhân hiệu dụng của kali được tính thông qua một phép tính số học, bằng cách lấy điện tích hạt nhân trừ đi số electron bên trong của nó như được biểu diễn dưới đây:

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

Nói cách khác, electron hóa trị được bảo vệ bởi 2 electron từ bậc thứ nhất (gần hạt nhân nhất), 8 electron từ bậc hai, và thêm 8 electron từ bậc ba và áp chót; tức là 18 electron này có tác dụng che chắn bảo vệ electron cuối cùng khỏi các lực do hạt nhân tác dụng lên nó.

Như có thể thấy, giá trị của điện tích hạt nhân hiệu dụng của một nguyên tố có thể được thiết lập bằng số oxi hóa của nó. Cần lưu ý rằng đối với một electron cụ thể (ở bất kỳ mức năng lượng nào), cách tính điện tích hạt nhân hiệu dụng là khác nhau.

Giải thích ví dụ về điện tích hạt nhân hiệu dụng của kali

Dưới đây là hai ví dụ để tính điện tích hạt nhân hiệu dụng do một điện tử hóa trị nhất định nhận được trên nguyên tử kali.

- Thứ nhất, cấu hình electron của nó được biểu thị theo thứ tự sau: (1 s) (2 s, 2 p) (3 s, 3 p) (3 d) (4 s, 4 p) (4 d) (4 f ) (5 giây, 5 p), v.v.

- Không có electron nào ở bên phải của nhóm (ns, np) góp phần vào phép tính.

- Mỗi electron trong nhóm (ns, np) đóng góp 0,35. Mỗi electron ở mức (n-1) đóng góp 0,85.

- Mỗi electron ở mức (n-2) hoặc thấp hơn đóng góp 1,00.

- Khi electron được bảo vệ ở trong nhóm (nd) hoặc (nf), mỗi electron của một nhóm ở bên trái của nhóm (nd) hoặc (nf) đóng góp 1,00.

Do đó, phép tính bắt đầu:

Ví dụ đầu tiên

Trong trường hợp electron duy nhất ở lớp vỏ ngoài cùng của nguyên tử nằm ở quỹ đạo 4 s, thì điện tích hạt nhân hiệu dụng của nó có thể được xác định như sau:

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

Số electron trung bình không thuộc phân lớp ngoài cùng được tính:

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

Lấy giá trị của S, ta tiến hành tính Z *:

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

Ví dụ thứ hai

Trong trường hợp thứ hai này, electron hóa trị duy nhất nằm trong obitan 4 s. Điện tích hạt nhân hiệu dụng của nó có thể được xác định theo cùng một cách:

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

Một lần nữa, số electron không hóa trị trung bình được tính:

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

Cuối cùng, với giá trị của S, chúng ta có thể tính được Z *:

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

phần kết luận

So sánh các kết quả trước đó, có thể nhận thấy rằng êlectron có mặt ở quỹ đạo 4 s bị hút về phía hạt nhân của nguyên tử bằng lực lớn hơn lực hút êlectron nằm ở quỹ đạo 3 d. Do đó, electron ở quỹ đạo 4 s có năng lượng thấp hơn electron ở quỹ đạo 3 d.

Do đó, người ta kết luận rằng một electron có thể nằm ở quỹ đạo 4 s ở trạng thái cơ bản, còn ở quỹ đạo 3 d thì nó ở trạng thái kích thích.

Người giới thiệu

1. Wikipedia. (2018). Wikipedia. Khôi phục từ en.wikipedia.org
2. Chang, R. (2007). Hóa học. Ấn bản thứ chín (McGraw-Hill).
3. Sanderson, R. (2012). Trái phiếu Hóa chất và Trái phiếu Năng lượng. Đã khôi phục từ books.google.co.ve
4. Người đứng đầu. G. (2015). George Facer Edexcel A Level Student Chemistry - Sách 1. Đã khôi phục từ books.google.co.ve
5. Raghavan, PS (1998). Các khái niệm và các vấn đề trong Hóa học vô cơ. Đã khôi phục từ books.google.co.ve