प्रभावी परमाणु प्रभार: अवधारणा, इसकी गणना कैसे करें और उदाहरण - रसायन विज्ञान - 2025

प्रभावी नाभकीय आवेश (Zef) आकर्षक बल उसके बाद इलेक्ट्रॉनों में से किसी पर नाभिक exerts परिरक्षण और प्रवेश के प्रभाव से कम किया जा रहा है। यदि इस तरह के प्रभाव नहीं थे, तो इलेक्ट्रॉनों को वास्तविक परमाणु चार्ज जेड की आकर्षक शक्ति महसूस होगी।

निचली छवि में हमारे पास एक काल्पनिक परमाणु के लिए बोहर परमाणु मॉडल है। इसके नाभिक में एक परमाणु चार्ज Z = + n होता है, जो इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करता है जो इसके चारों ओर (नीले घेरे) परिक्रमा करता है। यह देखा जा सकता है कि दो इलेक्ट्रॉन नाभिक के करीब एक कक्षा में हैं, जबकि तीसरा इलेक्ट्रॉन इससे दूर स्थित है।

तीसरा इलेक्ट्रॉन कक्षाओं को अन्य दो इलेक्ट्रॉनों के इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण को महसूस करता है, इसलिए नाभिक इसे कम बल के साथ आकर्षित करता है; अर्थात्, पहले दो इलेक्ट्रॉनों के परिरक्षण के परिणामस्वरूप नाभिक-इलेक्ट्रॉन संपर्क कम हो जाता है।

तो पहले दो इलेक्ट्रॉनों को एक + एन चार्ज के आकर्षक बल का एहसास होता है, लेकिन तीसरा एक प्रभावी परमाणु चार्ज + (एन -2) के बजाय अनुभव करता है।

हालांकि, यह Zef तभी मान्य होगा जब सभी इलेक्ट्रॉनों के केंद्रक के लिए दूरी (त्रिज्या) हमेशा स्थिर और निश्चित रहे, उनके नकारात्मक आरोप (-1) का पता लगाता है।

संकल्पना

प्रोटॉन रासायनिक तत्वों के नाभिक को परिभाषित करते हैं, और इलेक्ट्रॉन अपनी पहचान को विशेषताओं के एक समूह (आवर्त सारणी के समूह) के भीतर परिभाषित करते हैं।

प्रोटॉन परमाणु चार्ज Z को n + 1 की दर से बढ़ाते हैं, जिसकी भरपाई परमाणु को स्थिर करने के लिए एक नए इलेक्ट्रॉन के जुड़ने से होती है।

जैसे-जैसे प्रोटॉन की संख्या बढ़ती है, इलेक्ट्रॉनों के एक गतिशील बादल द्वारा नाभिक "कवर" हो जाता है, जिसमें वे जिस क्षेत्र के माध्यम से प्रसारित होते हैं, वे तरंग कार्यों के रेडियल और कोणीय भागों के संभाव्यता वितरण द्वारा परिभाषित होते हैं (कक्षाओं)।

इस दृष्टिकोण से, इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर अंतरिक्ष के एक निर्धारित क्षेत्र में परिक्रमा नहीं करते हैं, बल्कि, तेजी से घूमते पंखे के ब्लेड की तरह, वे ज्ञात एस, पी, डी और एफ ऑर्बिटल्स के आकार में धुंधला हो जाते हैं।

इस कारण से, इलेक्ट्रॉन का नकारात्मक चार्ज -1 उन क्षेत्रों द्वारा वितरित किया जाता है जो ऑर्बिटल्स में प्रवेश करते हैं; अधिक से अधिक मर्मज्ञ प्रभाव, अधिक से अधिक प्रभावी परमाणु चार्ज ने कहा कि इलेक्ट्रॉन कक्षीय में अनुभव करेंगे।

पेनेट्रेशन और परिरक्षण प्रभाव

उपरोक्त व्याख्या के अनुसार, आंतरिक गोले में इलेक्ट्रॉनों बाहरी गोले में इलेक्ट्रॉनों के स्थिर प्रतिकर्षण के -1 के प्रभार का योगदान नहीं करते हैं।

हालांकि, यह कर्नेल (इलेक्ट्रॉनों द्वारा पहले भरे गए गोले) एक "दीवार" के रूप में कार्य करता है जो नाभिक के आकर्षक बल को बाहरी इलेक्ट्रॉनों तक पहुंचने से रोकता है।

यह स्क्रीन प्रभाव या परिरक्षण प्रभाव के रूप में जाना जाता है। इसके अलावा, बाहरी गोले में सभी इलेक्ट्रॉनों को इस प्रभाव के समान परिमाण का अनुभव नहीं होता है; उदाहरण के लिए, यदि आप एक कक्षीय पर कब्जा कर लेते हैं, जिसमें एक उच्च मर्मज्ञ चरित्र है (जो कि नाभिक और अन्य कक्षा के बहुत करीब है), तो आप एक उच्च Zef महसूस करेंगे।

नतीजतन, कक्षा के लिए इन Zef के कार्य के रूप में ऊर्जा स्थिरता का एक क्रम उत्पन्न होता है: s

इसका मतलब यह है कि 2p कक्षीय की तुलना में उच्च ऊर्जा (नाभिक के प्रभारी द्वारा कम स्थिर) है।

कक्षीय द्वारा प्रवेश प्रभाव जितना खराब होता है, बाकी बाहरी इलेक्ट्रॉनों पर उसका स्क्रीन प्रभाव उतना ही कम होता है। डी और एफ ऑर्बिटल्स कई छेद (नोड्स) दिखाते हैं जहां नाभिक अन्य इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करता है।

इसकी गणना कैसे करें?

नकारात्मक आरोपों को स्थानीय मानकर, किसी भी इलेक्ट्रॉन के लिए Zef की गणना करने का सूत्र है:

Zef = Z - σ

इस सूत्र में ding कर्नेल के इलेक्ट्रॉनों द्वारा निर्धारित परिरक्षण स्थिरांक है। ऐसा इसलिए है, क्योंकि सैद्धांतिक रूप से, बाहरी इलेक्ट्रॉनों आंतरिक इलेक्ट्रॉनों के परिरक्षण में योगदान नहीं करते हैं। दूसरे शब्दों में, 1s ², 2s ¹ इलेक्ट्रॉन को ढालता है, लेकिन 2s ¹, 1s ² इलेक्ट्रॉनों को नहीं ढालता है ।

यदि Z = 40, वर्णित प्रभावों की उपेक्षा करते हैं, तो अंतिम इलेक्ट्रॉन 1 (40-39) के बराबर एक Zef का अनुभव करेगा।

स्लेटर का नियम

स्लेटर का नियम परमाणु में इलेक्ट्रॉनों के लिए ज़ीफ़ मूल्यों का एक अच्छा अनुमान है। इसे लागू करने के लिए, नीचे दिए गए चरणों का पालन करें:

1- परमाणु (या आयन) का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास इस प्रकार लिखा जाना चाहिए:

(1s) (2s 2p) (3s 3p) (3D) (4s 4p) (4d) (4f)…

2- जिन इलेक्ट्रॉनों को माना जा रहा है उनके दाईं ओर के परिरक्षण प्रभाव में योगदान नहीं करते हैं।

3- जो इलेक्ट्रॉन एक ही समूह (कोष्ठकों द्वारा चिह्नित) के भीतर होते हैं, वे इलेक्ट्रॉन का आवेश 0.35 प्रदान करते हैं जब तक कि यह 1s समूह न हो, इसके बजाय 0.30 हो।

4- यदि इलेक्ट्रॉन एक सोप ऑर्बिटल पर कब्जा कर लेता है, तो सभी n-1 ऑर्बिटल्स 0.85 और सभी n-2 ऑर्बिटल्स एक यूनिट का योगदान करते हैं।

5- इस घटना में कि इलेक्ट्रॉन एक डॉफ ऑर्बिटल पर कब्जा कर लेता है, वे सभी इसके बाईं ओर एक इकाई में योगदान करते हैं।

उदाहरण

2s कक्षीय में इलेक्ट्रॉनों के लिए Zef निर्धारित करें

स्लेटर के प्रतिनिधित्व के तरीके के बाद, Be (Z = 4) का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास है:

(1s ²) (2s ² 2p ⁰)

चूंकि कक्षीय में दो इलेक्ट्रॉन होते हैं, इनमें से एक दूसरे के परिरक्षण में योगदान देता है, और 1s कक्षीय 2s कक्षीय का n-1 है। फिर, बीजीय राशि को विकसित करने के लिए हमारे पास निम्नलिखित हैं:

(0.35) (1) + (0.85) (2) = 2.05

0.35 2 एस इलेक्ट्रॉन से आया, और 0.85 दो 1 एस इलेक्ट्रॉनों से। अब, Zef के सूत्र को लागू करना:

Zef = 4 - 2.05 = 1.95

इसका क्या मतलब है? इसका अर्थ है कि 2s ^{2 के} कक्षीय इलेक्ट्रॉनों में +1.95 का एक आवेश अनुभव होता है जो उन्हें +4 के वास्तविक आवेश के बजाय नाभिक की ओर खींचता है।

3p कक्षीय में इलेक्ट्रॉनों के लिए Zef निर्धारित करें

फिर, यह पिछले उदाहरण की तरह जारी है:

(1s ²) (2s ² 2p ⁶) (3s ² 3p ³)

अब बीजगणितीय योग al निर्धारित करने के लिए विकसित किया गया है:

(, 35) (4) + (0.85) (8) + (1) (2) = 10.2

तो, Zef σ और Z के बीच का अंतर है:

Zef = 15-10.2 = 4.8

अंत में, अंतिम ³ पी ³ इलेक्ट्रॉनों को एक वास्तविक से तीन गुना कम मजबूत चार्ज का अनुभव होता है। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि, इस नियम के अनुसार, 3s ² इलेक्ट्रॉनों को एक ही Zef का अनुभव होता है, जिसके परिणामस्वरूप इस संबंध में संदेह पैदा हो सकता है।

हालांकि, स्लेटर के नियम में संशोधन हैं जो वास्तविक लोगों की गणना के मूल्यों की अनुमानित मदद करते हैं।

संदर्भ

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