Калькулятор ефективного ядерного заряду

Вступ

Калькулятор ефективного ядерного заряду (Z_ефф) є важливим інструментом для розуміння атомної структури та хімічної поведінки. Ефективний ядерний заряд представляє собою фактичний ядерний заряд, який відчуває електрон у багатоеlectronному атомі, враховуючи ефект екранування від інших електронів. Ця фундаментальна концепція допомагає пояснити періодичні тенденції в атомних властивостях, хімічному зв'язуванні та спектроскопічних характеристиках.

Наш зручний калькулятор ефективного ядерного заряду реалізує правила Слейтера для надання точних значень Z_ефф для будь-якого елемента в періодичній таблиці. Просто введіть атомний номер і виберіть електронну оболонку, що вас цікавить, і ви миттєво дізнаєтеся ефективний ядерний заряд, що відчувають електрони в цій оболонці.

Розуміння ефективного ядерного заряду є важливим для студентів, викладачів та дослідників у хімії, фізиці та матеріалознавстві. Цей калькулятор спрощує складні обчислення, одночасно надаючи освітні відомості про атомну структуру та поведінку електронів.

Що таке ефективний ядерний заряд?

Ефективний ядерний заряд (Z_ефф) представляє собою чистий позитивний заряд, який відчуває електрон у багатоеlectronному атомі. Хоча ядро містить протони з позитивними зарядами, що дорівнюють атомному номеру (Z), електрони не відчувають цей повний ядерний заряд через ефект екранування (також званий скринінгом) від інших електронів.

Взаємозв'язок між фактичним ядерним зарядом та ефективним ядерним зарядом задається формулою:

$Z_{ефф} = Z - S$

Де:

• Z_ефф — ефективний ядерний заряд
• Z — атомний номер (кількість протонів)
• S — константа екранування (кількість ядерного заряду, що екранується іншими електронами)

Ефективний ядерний заряд пояснює багато періодичних тенденцій, включаючи:

• Атомний радіус: Зі збільшенням Z_ефф електрони притягуються тісніше до ядра, зменшуючи атомний радіус
• Енергія іонізації: Вищий Z_ефф означає, що електрони утримуються тісніше, підвищуючи енергію іонізації
• Електронна афінність: Вищий Z_ефф зазвичай призводить до сильнішого притягання до додаткових електронів
• Електронегативність: Елементи з вищим Z_ефф мають тенденцію сильніше притягувати спільні електрони

Правила Слейтера для обчислення ефективного ядерного заряду

У 1930 році фізик Джон Слейтер розробив набір правил для апроксимації константи екранування (S) у багатоеlectronних атомах. Ці правила забезпечують систематичний метод для оцінки ефективного ядерного заряду без потреби у складних квантово-механічних обчисленнях.

Групування електронів у правилах Слейтера

Правила Слейтера починаються з групування електронів у такому порядку:

1. (1s)
2. (2s, 2p)
3. (3s, 3p)
4. (3d)
5. (4s, 4p)
6. (4d)
7. (4f)
8. (5s, 5p) ... і так далі

Константи екранування відповідно до правил Слейтера

Внесок у константу екранування від різних електронних груп слідує цим правилам:

1. Електрони в групах, вищих за електрон, що нас цікавить, вносять 0,00 у константу екранування
2. Електрони в тій же групі, що й електрон, що нас цікавить:
   • Для електронів 1s: інші електрони в групі вносять 0,30 у S
   • Для електронів ns і np: інші електрони в групі вносять 0,35 у S
   • Для електронів nd і nf: інші електрони в групі вносять 0,35 у S
3. Електрони в групах, нижчих за електрон, що нас цікавить, вносять:
   • 0,85 у S за кожен електрон у оболонці (n-1)
   • 1,00 у S за кожен електрон у оболонках, нижчих за (n-1)

Приклад обчислення

Для атома вуглецю (Z = 6) з електронною конфігурацією 1s²2s²2p²:

Щоб знайти Z_ефф для електрона 2p:

• Група 1: (1s²) вносить 2 × 0,85 = 1,70 у S
• Група 2: (2s²2p¹) інші електрони в тій же групі вносять 3 × 0,35 = 1,05 у S
• Загальна константа екранування: S = 1,70 + 1,05 = 2,75
• Ефективний ядерний заряд: Z_ефф = 6 - 2,75 = 3,25

Це означає, що електрон 2p у вуглеці відчуває ефективний ядерний заряд приблизно 3,25, а не повний ядерний заряд 6.

Як використовувати калькулятор ефективного ядерного заряду

Наш калькулятор спрощує складний процес застосування правил Слейтера. Дотримуйтесь цих кроків, щоб обчислити ефективний ядерний заряд для будь-якого елемента:

1. Введіть атомний номер (Z): Введіть атомний номер елемента, який вас цікавить (1-118)
2. Виберіть електронну оболонку (n): Виберіть головне квантове число (оболонку), для якої ви хочете обчислити ефективний ядерний заряд
3. Перегляньте результат: Калькулятор миттєво відобразить ефективний ядерний заряд (Z_ефф), що відчувають електрони в цій оболонці
4. Досліджуйте візуалізацію: Спостерігайте візуалізацію атома, яка показує ядро та електронні оболонки, з підсвіченою вибраною оболонкою

Калькулятор автоматично перевіряє ваші введення, щоб забезпечити їх фізичну значущість. Наприклад, ви не можете вибрати електронну оболонку, яка не існує для даного елемента.

Розуміння результатів

Обчислений ефективний ядерний заряд говорить вам, наскільки сильно електрони в зазначеній оболонці притягуються до ядра. Вищі значення вказують на сильніше притягання, що зазвичай корелює з:

• Меншим атомним радіусом
• Вищою енергією іонізації
• Більшою електронегативністю
• Сильнішими зв'язковими можливостями

Візуалізаційні функції

Візуалізація атома в нашому калькуляторі надає інтуїтивне представлення:

• Ядра, позначеного атомним номером
• Електронних оболонок у вигляді концентричних кіл навколо ядра
• Підсвічування вибраної оболонки, для якої розраховано Z_ефф

Ця візуалізація допомагає сформувати уявлення про атомну структуру та взаємозв'язок між електронними оболонками та ядерним зарядом.

Сфери використання обчислень ефективного ядерного заряду

Розуміння ефективного ядерного заряду має численні застосування в хімії, фізиці та суміжних областях:

1. Освітні застосування

• Викладання періодичних тенденцій: Демонстрація того, чому атомний радіус зменшується по періоду і збільшується вниз по групі
• Пояснення поведінки зв'язування: Ілюстрація того, чому елементи з вищим ефективним ядерним зарядом формують сильніші зв'язки
• Розуміння спектроскопії: Допомога студентам у розумінні того, чому спектри випромінювання та поглинання варіюються між елементами

2. Дослідницькі застосування

• Обчислювальна хімія: Надання початкових параметрів для більш складних квантово-механічних обчислень
• Матеріалознавство: Прогнозування властивостей нових матеріалів на основі атомних характеристик
• Розробка ліків: Розуміння розподілу електронів у молекулах для розробки фармацевтичних засобів

3. Практичні застосування

• Хімічна інженерія: Оптимізація каталізаторів на основі електронних властивостей елементів
• Проектування напівпровідників: Вибір відповідних домішок на основі їх електронних характеристик
• Технології акумуляторів: Розробка покращених матеріалів електродів з бажаними електронними властивостями

Альтернативи

Хоча правила Слейтера надають простий метод для оцінки ефективного ядерного заряду, існують альтернативні підходи:

1. Квантово-механічні обчислення: Більш точні, але обчислювально інтенсивні методи, такі як метод Хартрі-Фока або теорія функціоналу густини (DFT)
2. Ефективні ядерні заряди Клементі-Раймонді: Емпірично отримані значення на основі експериментальних даних
3. Zeff з атомних спектрів: Визначення ефективного ядерного заряду з спектроскопічних вимірювань
4. Методи самосогласованого поля: Ітеративні підходи, які обчислюють розподіли електронів та ефективний ядерний заряд одночасно

Кожен метод має свої переваги та обмеження, при цьому правила Слейтера пропонують гарний баланс між точністю та простотою для освітніх та багатьох практичних цілей.

Історія концепції ефективного ядерного заряду

Концепція ефективного ядерного заряду розвивалася разом із нашим розумінням атомної структури:

Ранні атомні моделі

На початку 20-го століття вчені, такі як Дж. Дж. Томсон і Ернест Резерфорд, встановили основну структуру атомів з позитивно зарядженим ядром, оточеним електронами. Однак ці моделі не могли пояснити періодичні тенденції в властивостях елементів.

Модель Бора та далі

Модель Нільса Бора 1913 року ввела квантизовані електронні орбіти, але все ще розглядала електрони як незалежні частинки. Стало зрозуміло, що взаємодії електронів-електронів є вирішальними для розуміння багатоеlectronних атомів.

Розробка правил Слейтера

У 1930 році Джон Слейтер опублікував свою знакову статтю "Константи екранування атомів" у Physical Review. Він представив набір емпіричних правил для оцінки ефекту екранування в багатоеlectronних атомах, надаючи практичний метод для обчислення ефективного ядерного заряду без вирішення повного рівняння Шредінгера.

Сучасні уточнення

З моменту оригінальної роботи Слейтера було запропоновано різні уточнення:

• Значення Клементі-Раймонді (1963): Енріко Клементі та Даніеле Раймонді опублікували більш точні значення Z_ефф на основі обчислень Хартрі-Фока
• Квантово-механічні методи: Розвиток обчислювальних підходів, які обчислюють розподіли густини електронів з дедалі більшою точністю
• Релятивістські ефекти: Визнання того, що для важких елементів релятивістські ефекти суттєво впливають на ефективний ядерний заряд

Сьогодні, хоча існують більш складні методи, правила Слейтера залишаються цінними для освітніх цілей і як відправна точка для більш складних обчислень.

Приклади коду для обчислення ефективного ядерного заряду

Ось реалізації правил Слейтера на різних мовах програмування:

1def calculate_effective_nuclear_charge(atomic_number, electron_shell):
2    """
3    Обчислити ефективний ядерний заряд за допомогою правил Слейтера
4    
5    Параметри:
6    atomic_number (int): Атомний номер елемента
7    electron_shell (int): Головне квантове число оболонки
8    
9    Повертає:
10    float: Ефективний ядерний заряд
11    """
12    if atomic_number < 1:
13        raise ValueError("Атомний номер повинен бути принаймні 1")
14        
15    if electron_shell < 1 or electron_shell > max_shell_for_element(atomic_number):
16        raise ValueError("Недійсна електронна оболонка для цього елемента")
17    
18    # Обчислити константу екранування за допомогою правил Слейтера
19    screening_constant = 0
20    
21    # Спрощена реалізація для загальних елементів
22    if electron_shell == 1:  # K оболонка
23        if atomic_number == 1:  # Водень
24            screening_constant = 0
25        elif atomic_number == 2:  # Гелій
26            screening_constant = 0.3
27        else:
28            screening_constant = 0.3 * (atomic_number - 1)
29    elif electron_shell == 2:  # L оболонка
30        if atomic_number <= 4:  # Літій, Берилій
31            screening_constant = 1.7
32        elif atomic_number <= 10:  # Від В до Не
33            screening_constant = 1.7 + 0.35 * (atomic_number - 4)
34        else:
35            screening_constant = 3.25 + 0.5 * (atomic_number - 10)
36    
37    # Обчислити ефективний ядерний заряд
38    effective_charge = atomic_number - screening_constant
39    
40    return effective_charge
41
42def max_shell_for_element(atomic_number):
43    """Визначити максимальне число оболонки для елемента"""
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  // Перевірка введення
3  if (atomicNumber < 1) {
4    throw new Error("Атомний номер повинен бути принаймні 1");
5  }
6  
7  const maxShell = getMaxShellForElement(atomicNumber);
8  if (electronShell < 1 || electronShell > maxShell) {
9    throw new Error("Недійсна електронна оболонка для цього елемента");
10  }
11  
12  // Обчислити константу екранування за допомогою правил Слейтера
13  let screeningConstant = 0;
14  
15  // Спрощена реалізація для загальних елементів
16  if (electronShell === 1) {  // K оболонка
17    if (atomicNumber === 1) {  // Водень
18      screeningConstant = 0;
19    } else if (atomicNumber === 2) {  // Гелій
20      screeningConstant = 0.3;
21    } else {
22      screeningConstant = 0.3 * (atomicNumber - 1);
23    }
24  } else if (electronShell === 2) {  // L оболонка
25    if (atomicNumber <= 4) {  // Літій, Берилій
26      screeningConstant = 1.7;
27    } else if (atomicNumber <= 10) {  // Від В до Не
28      screeningConstant = 1.7 + 0.35 * (atomicNumber - 4);
29    } else {
30      screeningConstant = 3.25 + 0.5 * (atomicNumber - 10);
31    }
32  }
33  
34  // Обчислити ефективний ядерний заряд
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        // Перевірка введення
4        if (atomicNumber < 1) {
5            throw new IllegalArgumentException("Атомний номер повинен бути принаймні 1");
6        }
7        
8        int maxShell = getMaxShellForElement(atomicNumber);
9        if (electronShell < 1 || electronShell > maxShell) {
10            throw new IllegalArgumentException("Недійсна електронна оболонка для цього елемента");
11        }
12        
13        // Обчислити константу екранування за допомогою правил Слейтера
14        double screeningConstant = 0;
15        
16        // Спрощена реалізація для загальних елементів
17        if (electronShell == 1) {  // K оболонка
18            if (atomicNumber == 1) {  // Водень
19                screeningConstant = 0;
20            } else if (atomicNumber == 2) {  // Гелій
21                screeningConstant = 0.3;
22            } else {
23                screeningConstant = 0.3 * (atomicNumber - 1);
24            }
25        } else if (electronShell == 2) {  // L оболонка
26            if (atomicNumber <= 4) {  // Літій, Берилій
27                screeningConstant = 1.7;
28            } else if (atomicNumber <= 10) {  // Від В до Не
29                screeningConstant = 1.7 + 0.35 * (atomicNumber - 4);
30            } else {
31                screeningConstant = 3.25 + 0.5 * (atomicNumber - 10);
32            }
33        }
34        
35        // Обчислити ефективний ядерний заряд
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        // Приклад: Обчислити Zeff для електрона 2p у вуглеці (Z=6)
53        int atomicNumber = 6;
54        int electronShell = 2;
55        double zeff = calculateEffectiveNuclearCharge(atomicNumber, electronShell);
56        System.out.printf("Ефективний ядерний заряд для оболонки %d в елементі %d: %.2f%n", 
57                          electronShell, atomicNumber, zeff);
58    }
59}
60

1' Excel VBA Функція для ефективного ядерного заряду
2Function EffectiveNuclearCharge(atomicNumber As Integer, electronShell As Integer) As Double
3    ' Перевірка введення
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    ' Обчислити константу екранування за допомогою правил Слейтера
18    Dim screeningConstant As Double
19    screeningConstant = 0
20    
21    ' Спрощена реалізація для загальних елементів
22    If electronShell = 1 Then  ' K оболонка
23        If atomicNumber = 1 Then  ' Водень
24            screeningConstant = 0
25        ElseIf atomicNumber = 2 Then  ' Гелій
26            screeningConstant = 0.3
27        Else
28            screeningConstant = 0.3 * (atomicNumber - 1)
29        End If
30    ElseIf electronShell = 2 Then  ' L оболонка
31        If atomicNumber <= 4 Then  ' Літій, Берилій
32            screeningConstant = 1.7
33        ElseIf atomicNumber <= 10 Then  ' Від В до Не
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    ' Обчислити ефективний ядерний заряд
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// Отримати максимальний номер оболонки для елемента
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// Обчислити ефективний ядерний заряд за допомогою правил Слейтера
17double calculateEffectiveNuclearCharge(int atomicNumber, int electronShell) {
18    // Перевірка введення
19    if (atomicNumber < 1) {
20        throw std::invalid_argument("Атомний номер повинен бути принаймні 1");
21    }
22    
23    int maxShell = getMaxShellForElement(atomicNumber);
24    if (electronShell < 1 || electronShell > maxShell) {
25        throw std::invalid_argument("Недійсна електронна оболонка для цього елемента");
26    }
27    
28    // Обчислити константу екранування за допомогою правил Слейтера
29    double screeningConstant = 0.0;
30    
31    // Спрощена реалізація для загальних елементів
32    if (electronShell == 1) {  // K оболонка
33        if (atomicNumber == 1) {  // Водень
34            screeningConstant = 0.0;
35        } else if (atomicNumber == 2) {  // Гелій
36            screeningConstant = 0.3;
37        } else {
38            screeningConstant = 0.3 * (atomicNumber - 1);
39        }
40    } else if (electronShell == 2) {  // L оболонка
41        if (atomicNumber <= 4) {  // Літій, Берилій
42            screeningConstant = 1.7;
43        } else if (atomicNumber <= 10) {  // Від В до Не
44            screeningConstant = 1.7 + 0.35 * (atomicNumber - 4);
45        } else {
46            screeningConstant = 3.25 + 0.5 * (atomicNumber - 10);
47        }
48    }
49    
50    // Обчислити ефективний ядерний заряд
51    double effectiveCharge = atomicNumber - screeningConstant;
52    
53    return effectiveCharge;
54}
55
56int main() {
57    try {
58        // Приклад: Обчислити Zeff для електрона 2p у вуглеці (Z=6)
59        int atomicNumber = 6;
60        int electronShell = 2;
61        double zeff = calculateEffectiveNuclearCharge(atomicNumber, electronShell);
62        std::cout << "Ефективний ядерний заряд для оболонки " << electronShell 
63                  << " в елементі " << atomicNumber << ": " << zeff << std::endl;
64    } catch (const std::exception& e) {
65        std::cerr << "Помилка: " << e.what() << std::endl;
66        return 1;
67    }
68    
69    return 0;
70}
71

Спеціальні випадки та міркування

Перехідні метали та d-орбіталі

Для перехідних металів з частково заповненими d-орбіталями правила Слейтера потребують особливої уваги. D-електрони менш ефективні в екрануванні, ніж s і p електрони, що призводить до вищих ефективних ядерних зарядів, ніж можна було б очікувати на основі простого підрахунку електронів.

Важкі елементи та релятивістські ефекти

Для елементів з атомними номерами більше приблизно 70 релятивістські ефекти стають значними. Ці ефекти змушують внутрішні електрони рухатися швидше і обертатися ближче до ядра, змінюючи їх ефективність екранування. Наш калькулятор реалізує відповідні корекції для цих елементів.

Іони

Для іонів (атомів, які отримали або втратили електрони) обчислення ефективного ядерного заряду повинно враховувати змінену електронну конфігурацію:

• Катіони (позитивно заряджені іони): З меншою кількістю електронів екранування зменшується, що призводить до вищого ефективного ядерного заряду для залишкових електронів
• Аніони (негативно заряджені іони): З більшою кількістю електронів екранування збільшується, що призводить до нижчого ефективного ядерного заряду

Збуджені стани

Калькулятор припускає електронні конфігурації основного стану. Для атомів у збуджених станах (коли електрони були підвищені до вищих енергетичних рівнів) ефективний ядерний заряд буде відрізнятися від обчислених значень.

Поширені запитання

Що таке ефективний ядерний заряд?

Ефективний ядерний заряд (Z_ефф) — це чистий позитивний заряд, який відчуває електрон у багатоеlectronному атомі після врахування ефекту екранування від інших електронів. Він обчислюється як фактичний ядерний заряд (атомний номер) мінус константа екранування.

Чому ефективний ядерний заряд важливий?

Ефективний ядерний заряд пояснює багато періодичних тенденцій у властивостях елементів, включаючи атомний радіус, енергію іонізації, електронну афінність і електронегативність. Це фундаментальна концепція для розуміння атомної структури та хімічного зв'язування.

Наскільки точні правила Слейтера?

Правила Слейтера надають хороші апроксимації для ефективного ядерного заряду, особливо для елементів головної групи. Для перехідних металів, лантаноїдів і актиноїдів апроксимації менш точні, але все ще корисні для якісного розуміння. Більш точні значення вимагають квантово-механічних обчислень.

Як ефективний ядерний заряд змінюється по періодичній таблиці?

Ефективний ядерний заряд зазвичай збільшується зліва направо по періоду через збільшення ядерного заряду з мінімальним додатковим екрануванням. Він зазвичай зменшується вниз по групі, оскільки нові оболонки додаються, збільшуючи відстань між зовнішніми електронами та ядром.

Чи може ефективний ядерний заряд бути негативним?

Ні, ефективний ядерний заряд не може бути негативним. Константа екранування (S) завжди менша за атомний номер (Z), що забезпечує залишення Z_ефф позитивним.

Як ефективний ядерний заряд впливає на атомний радіус?

Вищий ефективний ядерний заряд тягне електрони сильніше до ядра, що призводить до менших атомних радіусів. Це пояснює, чому атомний радіус зазвичай зменшується по періоду і збільшується вниз по групі в періодичній таблиці.

Чому валентні електрони відчувають різні ефективні ядерні заряди, ніж електрони ядра?

Електрони ядра (ті, що в внутрішніх оболонках) екранують валентні електрони від повного ядерного заряду. Валентні електрони зазвичай відчувають нижчі ефективні ядерні заряди, ніж електрони ядра, оскільки вони далі від ядра та відчувають більше екранування.

Як ефективний ядерний заряд пов'язаний з енергією іонізації?

Вищий ефективний ядерний заряд означає, що електрони утримуються тісніше до ядра, що вимагає більше енергії для їх видалення. Це призводить до вищих енергій іонізації для елементів з більшими ефективними ядерними зарядами.

Чи можна виміряти ефективний ядерний заряд експериментально?

Ефективний ядерний заряд не можна виміряти безпосередньо, але його можна вивести з експериментальних даних, таких як атомні спектри, енергії іонізації та вимірювання поглинання рентгенівських променів.

Як ефективний ядерний заряд впливає на хімічне зв'язування?

Елементи з вищими ефективними ядерними зарядами, як правило, сильніше притягують спільні електрони в хімічних зв'язках, що призводить до вищої електронегативності та більшої тенденції формувати іонні або полярні ковалентні зв'язки.

Посилання

1. Слейтер, Дж. К. (1930). "Константи екранування атомів". Physical Review. 36 (1): 57–64. doi:10.1103/PhysRev.36.57

2. Клементі, Е.; Раймонді, Д. Л. (1963). "Атомні константи екранування з функцій SCF". The Journal of Chemical Physics. 38 (11): 2686–2689. doi:10.1063/1.1733573

3. Левін, І. Н. (2013). Квантова хімія (7-е вид.). Pearson. ISBN 978-0321803450

4. Аткінс, П.; де Паула, Дж. (2014). Фізична хімія Аткінса (10-е вид.). Oxford University Press. ISBN 978-0199697403

5. Хаускрофт, К. Е.; Шарп, А. Г. (2018). Неорганічна хімія (5-е вид.). Pearson. ISBN 978-1292134147

6. Коттон, Ф. А.; Вілкінсон, Г.; Муріло, К. А.; Бочманн, М. (1999). Розширена неорганічна хімія (6-е вид.). Wiley. ISBN 978-0471199571

7. Місслер, Г. Л.; Фішер, П. Дж.; Тарр, Д. А. (2014). Неорганічна хімія (5-е вид.). Pearson. ISBN 978-0321811059

8. "Ефективний ядерний заряд." Chemistry LibreTexts, 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. "Правила Слейтера." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Slater%27s_rules

10. "Періодичні тенденції." Khan Academy, https://www.khanacademy.org/science/ap-chemistry-beta/x2eef969c74e0d802:atomic-structure-and-properties/x2eef969c74e0d802:periodic-trends/a/periodic-trends-and-coulombs-law

Спробуйте наш калькулятор ефективного ядерного заряду сьогодні

Наш зручний калькулятор спрощує визначення ефективного ядерного заряду для будь-якого елемента та електронної оболонки. Просто введіть атомний номер, виберіть оболонку, що вас цікавить, і миттєво побачте результат. Інтерактивна візуалізація допомагає сформувати уявлення про атомну структуру та поведінку електронів.

Чи ви студент, який вивчає періодичні тенденції, викладач, який навчає атомної структури, чи дослідник, якому потрібні швидкі оцінки ефективного ядерного заряду, наш калькулятор надає необхідну інформацію у зрозумілому та доступному форматі.

Почніть досліджувати ефективний ядерний заряд та його наслідки для атомних властивостей і хімічної поведінки сьогодні!