ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ அணு சார்ஜ் கணக்கீட்டாளர்

அறிமுகம்

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கணக்கீட்டாளர் (Z_eff) என்பது அணு அமைப்பு மற்றும் வேதியியல் நடத்தையை புரிந்து கொள்ள முக்கியமான கருவியாகும். பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் என்பது பல-எலெக்ட்ரான் அணுவில் ஒரு எலெக்ட்ரான் அனுபவிக்கும் உண்மையான அணு சார்ஜ், மற்ற எலெக்ட்ரான்களின் காப்பீட்டு விளைவுகளை கணக்கில் எடுக்கிறது. இந்த அடிப்படைக் கருத்து, அணுவின் பண்புகள், வேதியியல் இணைப்பு மற்றும் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபிக் பண்புகளில் காலவரிசை மாறுபாடுகளை விளக்க உதவுகிறது.

எங்கள் பயனர் நட்பு பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கணக்கீட்டாளர், எந்தவொரு உருப்படியின் பரிணாம அட்டவணையில் உள்ள Z_eff மதிப்புகளை வழங்க, ஸ்லேட்டரின் விதிகளை செயல்படுத்துகிறது. அணுவின் எண்ணிக்கையை உள்ளிடுவதன் மூலம் மற்றும் ஆர்வமுள்ள எலெக்ட்ரான் சரத்தை தேர்ந்தெடுப்பதன் மூலம், நீங்கள் உடனடியாக அந்த சரத்தில் உள்ள எலெக்ட்ரான்களுக்கு அனுபவிக்கும் பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் மதிப்பை தீர்மானிக்கலாம்.

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் புரிதல், வேதியியல், இயற்பியல் மற்றும் பொருட்கள் அறிவியலில் மாணவர்கள், ஆசிரியர்கள் மற்றும் ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு முக்கியமாகும். இந்த கணக்கீட்டாளர், சிக்கலான கணக்கீடுகளை எளிதாக்குவதோடு, அணு அமைப்பு மற்றும் எலெக்ட்ரான் நடத்தையைப் பற்றிய கல்வி தகவல்களை வழங்குகிறது.

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் என்ன?

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் (Z_eff) என்பது பல-எலெக்ட்ரான் அணுவில் ஒரு எலெக்ட்ரான் அனுபவிக்கும் நிகர مثبت சார்ஜ் ஆகும். அணுவின் எண்ணிக்கையால் (Z) சமமான நேர்மறை சார்ஜ் கொண்ட புரோட்டான்கள் உள்ளன, ஆனால் எலெக்ட்ரான்கள் முழு அணு சார்ஜை அனுபவிக்கவில்லை, ஏனெனில் காப்பீட்டு விளைவு (அல்லது ஸ்கிரீனிங்) மற்ற எலெக்ட்ரான்களால் ஏற்படுகிறது.

உண்மையான அணு சார்ஜ் மற்றும் பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் இடையிலான உறவு:

$Z_{eff} = Z - S$

இங்கு:

• Z_eff என்பது பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ்
• Z என்பது அணுவின் எண்ணிக்கை (புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை)
• S என்பது காப்பீட்டு நிலை (மற்ற எலெக்ட்ரான்களால் காப்பீடு செய்யப்பட்ட அணு சார்ஜின் அளவு)

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் பல காலவரிசை மாறுபாடுகளை விளக்குகிறது, அதில்:

• அணு அளவு: Z_eff அதிகரிக்கும் போது, எலெக்ட்ரான்கள் அணுவிற்கு மேலும் இறுக்கமாக ஈர்க்கப்படுகின்றன, இது அணு அளவை குறைக்கிறது
• அணு மின்சாரத்தை உடைக்க: அதிக Z_eff என்றால், எலெக்ட்ரான்கள் மேலும் இறுக்கமாக பிடிக்கப்பட்டுள்ளன, இது அணு மின்சாரத்தை அதிகரிக்கிறது
• எலெக்ட்ரான் விருப்பம்: அதிக Z_eff பொதுவாக கூடுதல் எலெக்ட்ரான்களுக்கு வலுவான ஈர்ப்பு ஏற்படுத்துகிறது
• எலெக்ட்ரோநெகடிவிட்டி: அதிக Z_eff கொண்ட உருப்படிகள் பொதுவாக பகிர்ந்த எலெக்ட்ரான்களை மேலும் வலுவாக ஈர்க்க tend to

ஸ்லேட்டரின் விதிகள்: பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கணக்கீடு

1930-இல், இயற்பியலாளர் ஜான் சி. ஸ்லேட்டர், பல-எலெக்ட்ரான் அணுக்களில் காப்பீட்டு நிலையை (S) மதிப்பீடு செய்ய ஒரு விதிகள் தொகுப்பை உருவாக்கினார். இந்த விதிகள், முழு ஷ்ரோடிங்கர் சமன்பாட்டை தீர்க்காமல் பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜை கணக்கீடு செய்ய ஒரு முறையை வழங்குகின்றன.

ஸ்லேட்டரின் விதிகளில் எலெக்ட்ரான் குழுக்களாக வகைப்படுத்துதல்

ஸ்லேட்டரின் விதிகள் எலெக்ட்ரான்களை பின்வரும் வரிசையில் குழுக்களாக வகைப்படுத்த ஆரம்பிக்கின்றன:

1. (1s)
2. (2s, 2p)
3. (3s, 3p)
4. (3d)
5. (4s, 4p)
6. (4d)
7. (4f)
8. (5s, 5p) ... மற்றும் இதற்கான தொடர்ச்சி

ஸ்லேட்டரின் விதிகளின் படி காப்பீட்டு நிலைகள்

மாறுபட்ட எலெக்ட்ரான் குழுக்களால் காப்பீட்டு நிலைக்கு உள்ளூர் அளவு பின்வரும் விதிகளைப் பின்பற்றுகிறது:

1. குழுக்களில் உள்ள எலெக்ட்ரான்கள், ஆர்வமுள்ள எலெக்ட்ரானின் குழுவுக்கு மேலே உள்ள குழுக்களில் 0.00 அளவு காப்பீட்டு நிலைக்கு பங்களிக்கின்றன
2. ஆர்வமுள்ள எலெக்ட்ரானின் குழுவில் உள்ள எலெக்ட்ரான்கள்:
   • 1s எலெக்ட்ரான்களுக்கு: குழுவில் உள்ள மற்ற எலெக்ட்ரான்கள் Sக்கு 0.30 அளவு பங்களிக்கின்றன
   • ns மற்றும் np எலெக்ட்ரான்களுக்கு: குழுவில் உள்ள மற்ற எலெக்ட்ரான்கள் Sக்கு 0.35 அளவு பங்களிக்கின்றன
   • nd மற்றும் nf எலெக்ட்ரான்களுக்கு: குழுவில் உள்ள மற்ற எலெக்ட்ரான்கள் Sக்கு 0.35 அளவு பங்களிக்கின்றன
3. ஆர்வமுள்ள எலெக்ட்ரானின் குழுவுக்கு கீழே உள்ள குழுக்களில் உள்ள எலெக்ட்ரான்கள்:
   • (n-1) சரத்தில் உள்ள ஒவ்வொரு எலெக்ட்ரானுக்கும் Sக்கு 0.85 அளவு
   • (n-1) சரத்திற்கு கீழே உள்ள சரங்களில் உள்ள ஒவ்வொரு எலெக்ட்ரானுக்கும் Sக்கு 1.00 அளவு

எடுத்துக்காட்டு கணக்கீடு

கார்பன் அணுவுக்கான (Z = 6) எலெக்ட்ரான் கட்டமைப்புடன் 1s²2s²2p²:

2p எலெக்ட்ரானுக்கான Z_eff ஐ கண்டுபிடிக்க:

• குழு 1: (1s²) Sக்கு 2 × 0.85 = 1.70 அளவு பங்களிக்கிறது
• குழு 2: (2s²2p¹) குழுவில் உள்ள மற்ற எலெக்ட்ரான்கள் Sக்கு 3 × 0.35 = 1.05 அளவு பங்களிக்கின்றன
• மொத்த காப்பீட்டு நிலை: S = 1.70 + 1.05 = 2.75
• பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ்: Z_eff = 6 - 2.75 = 3.25

இதன் மூலம், கார்பனில் உள்ள 2p எலெக்ட்ரான், முழு அணு சார்ஜ் 6 ஐ விட சுமார் 3.25 என்ற பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் அனுபவிக்கிறது.

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கணக்கீட்டாளரை எவ்வாறு பயன்படுத்துவது

எங்கள் கணக்கீட்டாளர் ஸ்லேட்டரின் விதிகளைப் பயன்படுத்துவதற்கான சிக்கலான செயல்முறையை எளிதாக்குகிறது. எந்தவொரு உருப்படியுக்கும் பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜை கணக்கீடு செய்ய பின்வரும் படிகளை பின்பற்றவும்:

1. அணு எண்ணிக்கையை (Z) உள்ளிடவும்: நீங்கள் ஆர்வமுள்ள உருப்படியின் அணு எண்ணிக்கையை (1-118) உள்ளிடவும்
2. எலெக்ட்ரான் சரத்தை (n) தேர்ந்தெடுக்கவும்: நீங்கள் பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜை கணக்கீடு செய்ய விரும்பும் முதன்மை குவாண்டம் எண்ணிக்கையை (சரத்தை) தேர்ந்தெடுக்கவும்
3. முடிவை காணவும்: கணக்கீட்டாளர் உடனடியாக அந்த சரத்தில் உள்ள எலெக்ட்ரான்களுக்கு அனுபவிக்கும் பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் (Z_eff) ஐ காட்டும்
4. காட்சி விசுவலிசேஷனை ஆராயவும்: அணுவின் காட்சி, அணுவின் எண்ணிக்கையுடன், எலெக்ட்ரான் சரங்களுடன், தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட சரத்தை வெளிப்படுத்தும்

கணக்கீட்டாளர் உங்கள் உள்ளீடுகளை தானாகவே சரிபார்க்கிறது, அவை உடலியல் முறையில் பொருத்தமானவை என்பதை உறுதி செய்ய. எடுத்துக்காட்டாக, நீங்கள் ஒரு உருப்படியின் அளவுக்கு பொருந்தாத எலெக்ட்ரான் சரத்தை தேர்ந்தெடுக்க முடியாது.

முடிவுகளைப் புரிந்துகொள்வது

கணக்கீட்டில் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ், குறிப்பிட்ட சரத்தில் உள்ள எலெக்ட்ரான்கள் அணுவிற்கு எவ்வளவு வலுவாக ஈர்க்கப்படுகிறார்கள் என்பதைச் சொல்கிறது. அதிக மதிப்புகள், அதிக ஈர்ப்பு, இது பொதுவாக:

• சிறிய அணு அளவு
• அதிக அணு மின்சாரத்தை உடைக்க
• அதிக எலெக்ட்ரோநெகடிவிட்டி
• வலுவான இணைப்பு திறன்கள்

காட்சி அம்சங்கள்

எங்கள் கணக்கீட்டாளரின் அணு காட்சி, கீழ்க்காணும் விஷயங்களைப் பற்றிய ஒரு உள்ளுணர்வை வழங்குகிறது:

• அணு எண்ணிக்கையுடன் குறிக்கப்படும் அணு
• அணுவின் சுற்று வட்டங்கள், அணுவின் மையம் சுற்றி உள்ள வட்டங்கள்
• Z_eff கணக்கீடு செய்யப்படும் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட சரத்தை வலியுறுத்துதல்

இந்த காட்சி, அணு அமைப்பு மற்றும் எலெக்ட்ரான் சரங்களுக்கும் அணு சார்ஜுக்கும் இடையிலான உறவுகளைப் பற்றிய உள்ளுணர்வை உருவாக்க உதவுகிறது.

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கணக்கீடுகளுக்கான பயன்பாடுகள்

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் புரிதல், வேதியியல், இயற்பியல் மற்றும் தொடர்புடைய துறைகளில் பல பயன்பாடுகளை கொண்டுள்ளது:

1. கல்வி பயன்பாடுகள்

• காலவரிசை மாறுபாடுகளை கற்பித்தல்: காலவரிசையில் அணு அளவு குறைவதற்கான காரணங்களை மற்றும் குழுவில் அதிகரிப்பதற்கான காரணங்களை விளக்குதல்
• இணைப்பு நடத்தையை விளக்குதல்: அதிக பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கொண்ட உருப்படிகள் வலுவான இணைப்புகளை உருவாக்குவதற்கான காரணங்களை விளக்குதல்
• ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி புரிதல்: மாணவர்களுக்கு உருப்படிகளுக்கிடையிலான வெளியீட்டு மற்றும் உறிஞ்சல் ஸ்பெக்ட்ரா மாறுபாடுகளைப் புரிந்து கொள்ள உதவுதல்

2. ஆராய்ச்சி பயன்பாடுகள்

• கணினி வேதியியல்: மேலும் சிக்கலான குவாண்டம் யந்திரக் கணக்கீடுகளுக்கான ஆரம்ப அளவுகளை வழங்குதல்
• பொருட்கள் அறிவியல்: அணுவின் பண்புகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு புதிய பொருட்களின் பண்புகளை கணிக்க
• மருந்து வடிவமைப்பு: மருந்தியல் வளர்ச்சிக்கு தேவையான மூலக்கூறுகளில் எலெக்ட்ரான் விநியோகத்தைப் புரிந்து கொள்ள

3. நடைமுறை பயன்பாடுகள்

• வேதியியல் பொறியியல்: எலெக்ட்ரானிக் பண்புகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு ஊக்கிகளை மேம்படுத்துதல்
• செமிகண்டக்கரிய வடிவமைப்பு: எலெக்ட்ரானிக் பண்புகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு சரியான டோபண்டுகளை தேர்ந்தெடுத்தல்
• பேட்டரி தொழில்நுட்பம்: தேவையான எலெக்ட்ரானிக் பண்புகளை கொண்ட மேம்பட்ட எலெக்ட்ரோடு பொருட்களை உருவாக்குதல்

மாற்று முறைகள்

ஸ்லேட்டரின் விதிகள் பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜை மதிப்பீடு செய்வதற்கான நேர்மையான முறையை வழங்கினாலும், மாற்று அணுகுமுறைகள் உள்ளன:

1. குவாண்டம் யந்திரக் கணக்கீடுகள்: அதிகக் கணக்கீட்டு திறனைக் கொண்ட, ஹார்ட்ரீ-போக் அல்லது அடர்த்தி செயல்பாட்டு கோட்பாடு (DFT) போன்ற முறைகள்
2. கிளெமெண்டி-ரெய்மொண்டி பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ்கள்: அனுபவ தரவின் அடிப்படையில் உருவாக்கப்பட்ட மதிப்புகள்
3. அணு ஸ்பெக்ட்ராவிலிருந்து Zeff: ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபிக் அளவீடுகளால் பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கண்டறிதல்
4. சுய-ஒத்திசைவு தளம் முறைகள்: எலெக்ட்ரான் விநியோகங்கள் மற்றும் பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் ஒரே நேரத்தில் கணக்கீடு செய்யும் முறைகள்

ஒவ்வொரு முறைக்கும் அதன் பலன்கள் மற்றும் கட்டுப்பாடுகள் உள்ளன, ஸ்லேட்டரின் விதிகள் கல்வி மற்றும் பல நடைமுறை நோக்கங்களுக்கான சரியான சமநிலையை வழங்குகின்றன.

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கருத்தின் வரலாறு

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கருத்து, அணு அமைப்பின் புரிதலுடன் வளர்ந்தது:

ஆரம்ப அணு மாதிரிகள்

20ஆம் நூற்றாண்டின் ஆரம்பத்தில், ஜே.ஜே. தாம்சன் மற்றும் எர்னஸ்ட் ரூதர்ஃபர்ட் போன்ற விஞ்ஞானிகள், அணுக்கள், நேர்மறை சார்ஜ் கொண்ட அணு மையத்துடன், எலெக்ட்ரான்கள் சுற்றி உள்ள அடிப்படைக் கட்டமைப்பை நிறுவினர். ஆனால், இந்த மாதிரிகள் உருப்படிகளின் பண்புகளில் காலவரிசை மாறுபாடுகளை விளக்க முடியவில்லை.

போர் மாதிரி மற்றும் பிற

நீல்ஸ் போர் 1913 ஆம் ஆண்டு உருவாக்கிய மாதிரி, குவாண்டம் எலெக்ட்ரான் சுற்றுகளை அறிமுகப்படுத்தியது, ஆனால் எலெக்ட்ரான்களை சுதந்திரமான அலகுகளாகவே எடுத்துக்கொண்டது. எலெக்ட்ரான்-எலெக்ட்ரான் தொடர்புகள், பல எலெக்ட்ரான் அணுக்களைப் புரிந்து கொள்ள முக்கியமானது என்பதை தெளிவாகக் கூறியது.

ஸ்லேட்டரின் விதிகள் உருவாக்கம்

1930-இல், ஜான் சி. ஸ்லேட்டர், "அணு காப்பீட்டு நிலைகள்" என்ற தலைப்பில் தனது முக்கியமான கட்டுரையை பிஜிகல் ரிவியூவில் வெளியிட்டார். அவர் பல-எலெக்ட்ரான் அணுக்களில் காப்பீட்டு விளைவுகளை மதிப்பீடு செய்ய ஒரு தொகுப்பான விதிகளை அறிமுகப்படுத்தினார், முழு ஷ்ரோடிங்கர் சமன்பாட்டை தீர்க்காமல் பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜை கணக்கீடு செய்ய ஒரு நடைமுறை முறையை வழங்கினார்.

நவீன மேம்பாடுகள்

ஸ்லேட்டரின் முதன்மை வேலைக்குப் பிறகு, பல மேம்பாடுகள் பரிந்துரை செய்யப்பட்டுள்ளன:

• கிளெமெண்டி-ரெய்மொண்டி மதிப்புகள் (1963): என்ரிகோ கிளெமெண்டி மற்றும் டானியெல் ரெய்மொண்டி, ஹார்ட்ரீ-போக் கணக்கீடுகளின் அடிப்படையில் மேலும் துல்லியமான Z_eff மதிப்புகளை வெளியிட்டனர்
• குவாண்டம் யந்திரக் முறைகள்: எலெக்ட்ரான் அடர்த்தி விநியோகங்களை அதிக துல்லியத்துடன் கணக்கீடு செய்யும் முறைகள்
• உயர்தர விளைவுகள்: கனமான உருப்படிகளுக்கான பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் மீது உயர் தர விளைவுகள் முக்கியமாக உள்ளன

இன்று, மேலும் சிக்கலான முறைகள் உள்ளன, ஆனால் ஸ்லேட்டரின் விதிகள் கல்வி நோக்கங்களுக்கான மற்றும் ஆரம்பக் கணக்கீடுகளுக்கு ஒரு மதிப்புமிக்க கருவியாகவே உள்ளன.

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கணக்கீடு செய்யக் குறியீட்டு எடுத்துக்காட்டுகள்

ஸ்லேட்டரின் விதிகளை பல்வேறு நிரலாக்க மொழிகளில் செயல்படுத்துவதற்கான எடுத்துக்காட்டுகள்:

1def calculate_effective_nuclear_charge(atomic_number, electron_shell):
2    """
3    ஸ்லேட்டரின் விதிகளைப் பயன்படுத்தி பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கணக்கீடு செய்யவும்
4    
5    அளவுகள்:
6    atomic_number (int): ஆர்வமுள்ள உருப்படியின் அணு எண்ணிக்கை
7    electron_shell (int): நீங்கள் பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜை கணக்கீடு செய்ய விரும்பும் எலெக்ட்ரான் சரம்
8    
9    திருப்பங்கள்:
10    float: பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ்
11    """
12    if atomic_number < 1:
13        raise ValueError("அணு எண்ணிக்கை குறைந்தது 1 ஆக இருக்க வேண்டும்")
14        
15    if electron_shell < 1 or electron_shell > max_shell_for_element(atomic_number):
16        raise ValueError("இந்த உருப்படிக்கு செல்லுபடியாகாத எலெக்ட்ரான் சரம்")
17    
18    # ஸ்லேட்டரின் விதிகளைப் பயன்படுத்தி காப்பீட்டு நிலையை கணக்கீடு செய்யவும்
19    screening_constant = 0
20    
21    # பொதுவான உருப்படிகளுக்கான எளிமைப்படுத்தப்பட்ட செயல்பாடு
22    if electron_shell == 1:  # K சரம்
23        if atomic_number == 1:  # ஹைட்ரஜன்
24            screening_constant = 0
25        elif atomic_number == 2:  # ஹீலியம்
26            screening_constant = 0.3
27        else:
28            screening_constant = 0.3 * (atomic_number - 1)
29    elif electron_shell == 2:  # L சரம்
30        if atomic_number <= 4:  # Li, Be
31            screening_constant = 1.7
32        elif atomic_number <= 10:  # B மூலம் Ne
33            screening_constant = 1.7 + 0.35 * (atomic_number - 4)
34        else:
35            screening_constant = 3.25 + 0.5 * (atomic_number - 10)
36    
37    # பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கணக்கீடு
38    effective_charge = atomic_number - screening_constant
39    
40    return effective_charge
41
42def max_shell_for_element(atomic_number):
43    """ஒரு உருப்படியின் அதிகபட்ச சர எண்ணிக்கையை தீர்மானிக்கவும்"""
44    if atomic_number < 3:
45        return 1
46    elif atomic_number < 11:
47        return 2
48    elif atomic_number < 19:
49        return 3
50    elif atomic_number < 37:
51        return 4
52    elif atomic_number < 55:
53        return 5
54    elif atomic_number < 87:
55        return 6
56    else:
57        return 7
58

1function calculateEffectiveNuclearCharge(atomicNumber, electronShell) {
2  // உள்ளீடுகளைச் சரிபார்க்கவும்
3  if (atomicNumber < 1) {
4    throw new Error("அணு எண்ணிக்கை குறைந்தது 1 ஆக இருக்க வேண்டும்");
5  }
6  
7  const maxShell = getMaxShellForElement(atomicNumber);
8  if (electronShell < 1 || electronShell > maxShell) {
9    throw new Error("இந்த உருப்படிக்கு செல்லுபடியாகாத எலெக்ட்ரான் சரம்");
10  }
11  
12  // ஸ்லேட்டரின் விதிகளைப் பயன்படுத்தி காப்பீட்டு நிலையை கணக்கீடு செய்யவும்
13  let screeningConstant = 0;
14  
15  // பொதுவான உருப்படிகளுக்கான எளிமைப்படுத்தப்பட்ட செயல்பாடு
16  if (electronShell === 1) {  // K சரம்
17    if (atomicNumber === 1) {  // ஹைட்ரஜன்
18      screeningConstant = 0;
19    } else if (atomicNumber === 2) {  // ஹீலியம்
20      screeningConstant = 0.3;
21    } else {
22      screeningConstant = 0.3 * (atomicNumber - 1);
23    }
24  } else if (electronShell === 2) {  // L சரம்
25    if (atomicNumber <= 4) {  // Li, Be
26      screeningConstant = 1.7;
27    } else if (atomicNumber <= 10) {  // B மூலம் Ne
28      screeningConstant = 1.7 + 0.35 * (atomicNumber - 4);
29    } else {
30      screeningConstant = 3.25 + 0.5 * (atomicNumber - 10);
31    }
32  }
33  
34  // பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கணக்கீடு
35  const effectiveCharge = atomicNumber - screeningConstant;
36  
37  return effectiveCharge;
38}
39
40function getMaxShellForElement(atomicNumber) {
41  if (atomicNumber < 3) return 1;
42  if (atomicNumber < 11) return 2;
43  if (atomicNumber < 19) return 3;
44  if (atomicNumber < 37) return 4;
45  if (atomicNumber < 55) return 5;
46  if (atomicNumber < 87) return 6;
47  return 7;
48}
49

1public class EffectiveNuclearChargeCalculator {
2    public static double calculateEffectiveNuclearCharge(int atomicNumber, int electronShell) {
3        // உள்ளீடுகளைச் சரிபார்க்கவும்
4        if (atomicNumber < 1) {
5            throw new IllegalArgumentException("அணு எண்ணிக்கை குறைந்தது 1 ஆக இருக்க வேண்டும்");
6        }
7        
8        int maxShell = getMaxShellForElement(atomicNumber);
9        if (electronShell < 1 || electronShell > maxShell) {
10            throw new IllegalArgumentException("இந்த உருப்படிக்கு செல்லுபடியாகாத எலெக்ட்ரான் சரம்");
11        }
12        
13        // ஸ்லேட்டரின் விதிகளைப் பயன்படுத்தி காப்பீட்டு நிலையை கணக்கீடு செய்யவும்
14        double screeningConstant = 0;
15        
16        // பொதுவான உருப்படிகளுக்கான எளிமைப்படுத்தப்பட்ட செயல்பாடு
17        if (electronShell == 1) {  // K சரம்
18            if (atomicNumber == 1) {  // ஹைட்ரஜன்
19                screeningConstant = 0;
20            } else if (atomicNumber == 2) {  // ஹீலியம்
21                screeningConstant = 0.3;
22            } else {
23                screeningConstant = 0.3 * (atomicNumber - 1);
24            }
25        } else if (electronShell == 2) {  // L சரம்
26            if (atomicNumber <= 4) {  // Li, Be
27                screeningConstant = 1.7;
28            } else if (atomicNumber <= 10) {  // B மூலம் Ne
29                screeningConstant = 1.7 + 0.35 * (atomicNumber - 4);
30            } else {
31                screeningConstant = 3.25 + 0.5 * (atomicNumber - 10);
32            }
33        }
34        
35        // பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கணக்கீடு
36        double effectiveCharge = atomicNumber - screeningConstant;
37        
38        return effectiveCharge;
39    }
40    
41    private static int getMaxShellForElement(int atomicNumber) {
42        if (atomicNumber < 3) return 1;
43        if (atomicNumber < 11) return 2;
44        if (atomicNumber < 19) return 3;
45        if (atomicNumber < 37) return 4;
46        if (atomicNumber < 55) return 5;
47        if (atomicNumber < 87) return 6;
48        return 7;
49    }
50    
51    public static void main(String[] args) {
52        // எடுத்துக்காட்டு: கார்பனில் (Z=6) 2p எலெக்ட்ரானுக்கான Zeff ஐ கணக்கீடு செய்யவும்
53        int atomicNumber = 6;
54        int electronShell = 2;
55        double zeff = calculateEffectiveNuclearCharge(atomicNumber, electronShell);
56        System.out.printf("உருப்படியின் %d சரத்தில் %d இல் பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ்: %.2f%n", 
57                          electronShell, atomicNumber, zeff);
58    }
59}
60

1' Excel VBA செயல்பாடு: பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ்
2Function EffectiveNuclearCharge(atomicNumber As Integer, electronShell As Integer) As Double
3    ' உள்ளீடுகளைச் சரிபார்க்கவும்
4    If atomicNumber < 1 Then
5        EffectiveNuclearCharge = CVErr(xlErrValue)
6        Exit Function
7    End If
8    
9    Dim maxShell As Integer
10    maxShell = MaxShellForElement(atomicNumber)
11    
12    If electronShell < 1 Or electronShell > maxShell Then
13        EffectiveNuclearCharge = CVErr(xlErrValue)
14        Exit Function
15    End If
16    
17    ' ஸ்லேட்டரின் விதிகளைப் பயன்படுத்தி காப்பீட்டு நிலையை கணக்கீடு செய்யவும்
18    Dim screeningConstant As Double
19    screeningConstant = 0
20    
21    ' பொதுவான உருப்படிகளுக்கான எளிமைப்படுத்தப்பட்ட செயல்பாடு
22    If electronShell = 1 Then  ' K சரம்
23        If atomicNumber = 1 Then  ' ஹைட்ரஜன்
24            screeningConstant = 0
25        ElseIf atomicNumber = 2 Then  ' ஹீலியம்
26            screeningConstant = 0.3
27        Else
28            screeningConstant = 0.3 * (atomicNumber - 1)
29        End If
30    ElseIf electronShell = 2 Then  ' L சரம்
31        If atomicNumber <= 4 Then  ' Li, Be
32            screeningConstant = 1.7
33        ElseIf atomicNumber <= 10 Then  ' B மூலம் Ne
34            screeningConstant = 1.7 + 0.35 * (atomicNumber - 4)
35        Else
36            screeningConstant = 3.25 + 0.5 * (atomicNumber - 10)
37        End If
38    End If
39    
40    ' பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கணக்கீடு
41    EffectiveNuclearCharge = atomicNumber - screeningConstant
42End Function
43
44Function MaxShellForElement(atomicNumber As Integer) As Integer
45    If atomicNumber < 3 Then
46        MaxShellForElement = 1
47    ElseIf atomicNumber < 11 Then
48        MaxShellForElement = 2
49    ElseIf atomicNumber < 19 Then
50        MaxShellForElement = 3
51    ElseIf atomicNumber < 37 Then
52        MaxShellForElement = 4
53    ElseIf atomicNumber < 55 Then
54        MaxShellForElement = 5
55    ElseIf atomicNumber < 87 Then
56        MaxShellForElement = 6
57    Else
58        MaxShellForElement = 7
59    End If
60End Function
61

1#include <iostream>
2#include <stdexcept>
3#include <cmath>
4
5// ஒரு உருப்படியின் அதிகபட்ச சர எண்ணிக்கையைப் பெறவும்
6int getMaxShellForElement(int atomicNumber) {
7    if (atomicNumber < 3) return 1;
8    if (atomicNumber < 11) return 2;
9    if (atomicNumber < 19) return 3;
10    if (atomicNumber < 37) return 4;
11    if (atomicNumber < 55) return 5;
12    if (atomicNumber < 87) return 6;
13    return 7;
14}
15
16// ஸ்லேட்டரின் விதிகளைப் பயன்படுத்தி பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கணக்கீடு செய்யவும்
17double calculateEffectiveNuclearCharge(int atomicNumber, int electronShell) {
18    // உள்ளீடுகளைச் சரிபார்க்கவும்
19    if (atomicNumber < 1) {
20        throw std::invalid_argument("அணு எண்ணிக்கை குறைந்தது 1 ஆக இருக்க வேண்டும்");
21    }
22    
23    int maxShell = getMaxShellForElement(atomicNumber);
24    if (electronShell < 1 || electronShell > maxShell) {
25        throw std::invalid_argument("இந்த உருப்படிக்கு செல்லுபடியாகாத எலெக்ட்ரான் சரம்");
26    }
27    
28    // ஸ்லேட்டரின் விதிகளைப் பயன்படுத்தி காப்பீட்டு நிலையை கணக்கீடு செய்யவும்
29    double screeningConstant = 0.0;
30    
31    // பொதுவான உருப்படிகளுக்கான எளிமைப்படுத்தப்பட்ட செயல்பாடு
32    if (electronShell == 1) {  // K சரம்
33        if (atomicNumber == 1) {  // ஹைட்ரஜன்
34            screeningConstant = 0.0;
35        } else if (atomicNumber == 2) {  // ஹீலியம்
36            screeningConstant = 0.3;
37        } else {
38            screeningConstant = 0.3 * (atomicNumber - 1);
39        }
40    } else if (electronShell == 2) {  // L சரம்
41        if (atomicNumber <= 4) {  // Li, Be
42            screeningConstant = 1.7;
43        } else if (atomicNumber <= 10) {  // B மூலம் Ne
44            screeningConstant = 1.7 + 0.35 * (atomicNumber - 4);
45        } else {
46            screeningConstant = 3.25 + 0.5 * (atomicNumber - 10);
47        }
48    }
49    
50    // பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கணக்கீடு
51    double effectiveCharge = atomicNumber - screeningConstant;
52    
53    return effectiveCharge;
54}
55
56int main() {
57    try {
58        // எடுத்துக்காட்டு: கார்பனில் (Z=6) 2p எலெக்ட்ரானுக்கான Zeff ஐ கணக்கீடு செய்யவும்
59        int atomicNumber = 6;
60        int electronShell = 2;
61        double zeff = calculateEffectiveNuclearCharge(atomicNumber, electronShell);
62        std::cout << "உருப்படியின் " << electronShell 
63                  << " சரத்தில் " << atomicNumber << " இல் பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ்: " << zeff << std::endl;
64    } catch (const std::exception& e) {
65        std::cerr << "பிழை: " << e.what() << std::endl;
66        return 1;
67    }
68    
69    return 0;
70}
71

சிறப்பு வழக்குகள் மற்றும் கருத்துக்கள்

மாறுபட்ட உலோகங்கள் மற்றும் d-மணிகள்

மாறுபட்ட உலோகங்கள், جزئیات d-மணிகள் உள்ளன, ஸ்லேட்டரின் விதிகள் சிறப்பாக கவனிக்கப்பட வேண்டும். d-எலெக்ட்ரான்கள் s மற்றும் p எலெக்ட்ரான்களைப் போலவே காப்பீட்டில் மிகவும் திறமையற்றதாக உள்ளன, இது எதிர்பார்க்கப்படும் அளவுக்கு மேலாக அதிக பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ்களை உருவாக்குகிறது.

கனமான உருப்படிகள் மற்றும் உயர் தர விளைவுகள்

70-க்கும் மேற்பட்ட அணு எண்ணிக்கையுள்ள உருப்படிகளுக்கு, உயர் தர விளைவுகள் முக்கியமாக உள்ளன. இந்த விளைவுகள் உள்ள எலெக்ட்ரான்களை வேகமாக இயக்குவதற்கும், அணு மையத்திற்கு அருகில் சுற்றுவதற்கும் காரணமாக, அவர்களின் காப்பீட்டு திறனை மாற்றுகின்றன. எங்கள் கணக்கீட்டாளர் இந்த உருப்படிகளுக்கான சரியான திருத்தங்களை செயல்படுத்துகிறது.

அயன்கள்

அயன்கள் (எலெக்ட்ரான்களை இழந்த அல்லது பெற்ற அணுக்கள்) பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கணக்கீட்டில் மாற்றங்களை கணக்கீடு செய்ய வேண்டும்:

• கேட்டன்கள் (எதிர்மறை சார்ஜ் கொண்ட அயன்கள்): குறைவான எலெக்ட்ரான்கள் உள்ளதால், காப்பீடு குறைவாக இருக்கும், இது மீதமுள்ள எலெக்ட்ரான்களுக்கு அதிக பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் வழங்குகிறது
• அனியன்கள் (எதிர்மறை சார்ஜ் கொண்ட அயன்கள்): அதிக எலெக்ட்ரான்கள் உள்ளதால், காப்பீடு அதிகரிக்கிறது, இது குறைந்த பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் வழங்குகிறது

உற்சாக நிலைகள்

இந்த கணக்கீட்டாளர் நிலை நிலை எலெக்ட்ரான் கட்டமைப்புகளைப் பயன்படுத்துகிறது. உற்சாக நிலைகளில் உள்ள அணுக்கள் (எலெக்ட்ரான்கள் மேலே உள்ள ஆற்றல் நிலைகளுக்கு முன்னேற்றப்படும்போது), பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கணக்கீடு செய்யப்பட்ட மதிப்புகளை மாறுபடுத்தும்.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் என்ன?

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் (Z_eff) என்பது பல-எலெக்ட்ரான் அணுவில் ஒரு எலெக்ட்ரான் அனுபவிக்கும் நிகர مثبت சார்ஜ் ஆகும், இது மற்ற எலெக்ட்ரான்களின் காப்பீட்டு விளைவுகளை கணக்கில் எடுக்கிறது. இது உண்மையான அணு சார்ஜ் (அணு எண்ணிக்கை) மற்றும் காப்பீட்டு நிலை (S) இன் மொத்தம் ஆகக் கணக்கீடு செய்யப்படுகிறது.

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் முக்கியமா?

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ், அணுவின் அளவு, அணு மின்சாரத்தை உடைக்க, எலெக்ட்ரான் விருப்பம் மற்றும் எலெக்ட்ரோநெகடிவிட்டி போன்ற பல காலவரிசை மாறுபாடுகளை விளக்குகிறது. இது அணு அமைப்பு மற்றும் வேதியியல் இணைப்புகளைப் புரிந்து கொள்ள அடிப்படைக் கருத்தாகும்.

ஸ்லேட்டரின் விதிகள் எவ்வளவு துல்லியமாக உள்ளன?

ஸ்லேட்டரின் விதிகள், குறிப்பாக முக்கிய குழு உருப்படிகளுக்கு, பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் மதிப்பீடுகளை வழங்குகின்றன. மாறுபட்ட உலோகங்கள், லாந்தனிட் மற்றும் ஆக்டினிட் போன்றவற்றுக்கான மதிப்பீடுகள் குறைவாக துல்லியமாக இருக்கும், ஆனால் தரவுகளைப் புரிந்து கொள்ள உதவுகின்றன. மேலும் துல்லியமான மதிப்புகள் குவாண்டம் யந்திரக் கணக்கீடுகளால் தேவைப்படும்.

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் காலவரிசை அட்டவணையில் எவ்வாறு மாறுகிறது?

ஒரு காலவரிசையில் பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் பொதுவாக, குறைந்த காப்பீட்டுடன் அதிகரிக்கிறது, மேலும் புதிய சரங்களை சேர்க்கும் போது கீழே உள்ள குழுக்களில் குறைவாக இருக்கும்.

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் எதிர்மறை ஆக முடியுமா?

இல்லை, பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் எதிர்மறையாக இருக்க முடியாது. காப்பீட்டு நிலை (S) எப்போதும் அணு எண்ணிக்கையை (Z) விட குறைவாக இருக்கும், இது Z_eff நேர்மறையாக இருக்கும் என்பதை உறுதி செய்கிறது.

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் அணு அளவை எவ்வாறு பாதிக்கிறது?

அதிக பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ், எலெக்ட்ரான்களை அணு மையத்திற்கு மேலும் ஈர்க்கின்றது, இது அணு அளவுகளைச் சிறியதாக மாற்றுகிறது. இதனால், காலவரிசையில் அணு அளவு பொதுவாக குறைகிறது.

ஏன் வலுப்படுத்தப்பட்ட எலெக்ட்ரான்கள் மைய எலெக்ட்ரான்களைவிட மாறுபட்ட பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ்களை அனுபவிக்கின்றன?

மைய எலெக்ட்ரான்கள் (உள்ள சரங்களில் உள்ளவர்கள்) வலுப்படுத்தப்பட்ட எலெக்ட்ரான்களை முழு அணு சார்ஜிலிருந்து காப்பீடு செய்கின்றன. வலுப்படுத்தப்பட்ட எலெக்ட்ரான்கள் பொதுவாக மைய எலெக்ட்ரான்களைவிட குறைந்த பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ்களை அனுபவிக்கின்றன, ஏனெனில் அவர்கள் அணு மையத்திலிருந்து மேலும் தொலைவில் உள்ளனர் மற்றும் அதிக காப்பீடு அனுபவிக்கிறார்கள்.

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் அணு மின்சாரத்தை உடைக்க எவ்வாறு தொடர்புடையது?

அதிக பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ், எலெக்ட்ரான்களை அணுவிற்கு மேலும் ஈர்க்கிறது, மேலும் அவற்றை அகற்றுவதற்கான அதிக ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது. இது அதிக பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கொண்ட உருப்படிகளுக்கு அதிக அணு மின்சாரத்தை உடைக்க ஏற்படுத்துகிறது.

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் பரிசோதனையால் அளக்க முடியுமா?

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் நேரடியாக அளக்க முடியாது, ஆனால் அனுபவ தரவுகளைப் பயன்படுத்தி, அணு ஸ்பெக்ட்ரா, அணு மின்சாரங்களை உடைக்க மற்றும் X-கதிர் உறிஞ்சல் அளவீடுகள் மூலம் கணிக்கலாம்.

பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் வேதியியல் இணைப்பை எவ்வாறு பாதிக்கிறது?

அதிக பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கொண்ட உருப்படிகள், பொதுவாக பகிர்ந்த எலெக்ட்ரான்களை மேலும் வலுவாக ஈர்க்கின்றன, இது அதிக எலெக்ட்ரோநெகடிவிட்டியுடன் மற்றும் ஐயோனிக் அல்லது மாறுபட்ட இணைப்புகளை உருவாக்குவதற்கான அதிக வாய்ப்புகளை ஏற்படுத்துகிறது.

மேற்கோள்கள்

1. ஸ்லேட்டர், ஜே.சி. (1930). "அணு காப்பீட்டு நிலைகள்". பிஜிகல் ரிவியூ. 36 (1): 57–64. doi:10.1103/PhysRev.36.57

2. கிளெமெண்டி, எ.; ரெய்மொண்டி, டி.எல். (1963). "அணு காப்பீட்டு நிலைகள் SCF செயல்பாடுகளிலிருந்து". The Journal of Chemical Physics. 38 (11): 2686–2689. doi:10.1063/1.1733573

3. லெவினே, ஐ.என். (2013). குவாண்டம் வேதியியல் (7வது பதிப்பு). பியர்சன். ISBN 978-0321803450

4. அட்கின்ஸ், பி.; டி பவுலா, ஜே. (2014). அட்கின்ஸ்' ஃபிசிகல் கெமிஸ்ட்ரி (10வது பதிப்பு). ஆக்ஸ்போர்ட் பல்கலைக்கழகம். ISBN 978-0199697403

5. ஹவுஸ்கிராஃப்ட், சி.இ.; ஷார்ப், ஏ.ஜி. (2018). அகராதி வேதியியல் (5வது பதிப்பு). பியர்சன். ISBN 978-1292134147

6. காட்டன், எஃப்.ஏ.; வில்கின்சன், ஜி.; முரிலோ, சி.ஏ.; போச்ச்மான், எம். (1999). முன்னணி அகராதி வேதியியல் (6வது பதிப்பு). விலி. ISBN 978-0471199571

7. மிஸ்லர், ஜி.எல்.; பிஜர், பி.ஜே.; டார்ர், டி.ஏ. (2014). அகராதி வேதியியல் (5வது பதிப்பு). பியர்சன். ISBN 978-0321811059

8. "பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ்." கெமிஸ்ட்ரி லிப்ரெடெக்ஸ், https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Electronic_Structure_of_Atoms_and_Molecules/Electronic_Configurations/Effective_Nuclear_Charge

9. "ஸ்லேட்டரின் விதிகள்." விக்கிபீடியா, விக்கிமீடியா அடிப்படையில், https://en.wikipedia.org/wiki/Slater%27s_rules

10. "காலவரிசை மாறுபாடுகள்." கான் அகாடமி, https://www.khanacademy.org/science/ap-chemistry-beta/x2eef969c74e0d802:atomic-structure-and-properties/x2eef969c74e0d802:periodic-trends/a/periodic-trends-and-coulombs-law

இன்று எங்கள் பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் கணக்கீட்டாளரை முயற்சிக்கவும்

எங்கள் பயனர் நட்பு கணக்கீட்டாளர், எந்த உருப்படியுக்கும் மற்றும் எலெக்ட்ரான் சரத்திற்கு பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜை கணக்கீடு செய்வதில் எளிதாக உள்ளது. அணு எண்ணிக்கையை உள்ளிடவும், ஆர்வமுள்ள சரத்தைத் தேர்ந்தெடுக்கவும், மற்றும் உடனடியாக முடிவைப் பாருங்கள். தொடர்பான காட்சி, அணு அமைப்பு மற்றும் எலெக்ட்ரான் நடத்தையைப் பற்றிய உள்ளுணர்வை உருவாக்க உதவுகிறது.

நீங்கள் காலவரிசை மாறுபாடுகளைப் பற்றிய தகவல்களை கற்றுக்கொள்கிற மாணவர், அணு அமைப்பைப் கற்பிக்கும் ஆசிரியர் அல்லது பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் மதிப்பீடுகளை விரைவில் தேவைப்படும் ஆராய்ச்சியாளர் என்றால், எங்கள் கணக்கீட்டாளர், தெளிவான மற்றும் அணுகுமுறை வடிவத்தில் தேவையான தகவல்களை வழங்குகிறது.

இன்று பரிணாம செயல்திறன் அணு சார்ஜ் மற்றும் அதன் அணு பண்புகள் மற்றும் வேதியியல் நடத்தைக்கு உள்ள உறவுகளை ஆராயுங்கள்!