منو
 کاربر Online
1065 کاربر online

قاعده تجربی اسلتیو برای محاسبه بار موثر هسته

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > شیمی
(cached)



این مطلب از بخش آموزش وب‌سایت المپیاد شیمی رشد،انتخاب شده که با فرمت pdf نیز در وب‌سایت المپیاد رشدموجود می‌باشد. برای مشاهده این موضوعات در وب‌سایت المپیاد، به آدرس فهرست مطالب شیمی مراجعه کنید. همچنین می‌توانید با کلیک اینجا‌ ، با ویژگی‌های بخش آموزش این وب‌سایت آشنا شوید.


اثر پوششي لايه‌هاي الكتروني و قاعـده تجربي اسليتر بـراي محاسبه بار مؤثر هسته


همانطور كه لايه‌هاي ابر مانع نفوذ كامل نور خورشيد به سطح زمين است، لايه‌هاي الكتروني نيز از نفوذ اثر جذب هسته بر هر يك از الكترونها مي‌كاهند. اثر كاهش‌دهنده ساير الكترونهاي اتم را بر بار هسته مؤثر بر يك الكترون، اثر پوششي يا اثر حايل و يا اثر ، مي‌نامند. مي‌توان بار مؤثر هسته را كه بر يك الكترون معين وارد مي‌شود، از كسر كردن اثر حايل براي ساير الكترونها از كل بار هسته (عدد اتمي ) بدست آورد. مقدار هميشه از كمتر است.


مثال


محاسبه بار مؤثر هسته بر سطحي‌ترين الكترون در پتاسيم.
اين مقادير براي الكترون در پتاسيم عبارت است از:
بنابراين بار مؤثر هسته كه روي الكترون در پتاسيم اثر مي‌گذارد برابراست. به عبارت ديگر، الكترون در پتاسيم وجود 2/2 پروتون و نه 19 پروتون را احساس مي‌كند!
چون بار مؤثر هسته در بسياري از بررسيهاي كمي به ويژه، تعيين شعاع اتمي و يوني، انرژي الكترون، انرژي يونيزاسيون، الكترونگاتيوي عناصر، دخالت داشته و در روند تغييرات اين خواص نقش اساسي دارد. با وجود اين، براي محاسبه آن روش كاملاً دقيقي وجود ندارد. البته دو روش براي محاسبه آن ارائه شده است كه نتايج حاصل از آنها كم يا بيش تقريبي است.


روش اسليتر


اين روش كه توسط اسليتر در سال 1930 ارائه شد، روشي قديمي، تجربي و تقريبي است. نتايج حاصل از اين روش، فقط در مورد اتم هليم دقيق است و براي عناصر دوره دوم نسبتاً دقيق ولي براي عناصر دوره سوم به بعد تقريبي است. از اين رو،‌ فقط در بررسيهاي كيفي و مقايسه‌اي و توجيه روند تغييرات خواص عناصر، مي‌توان از اين روش استفاده كرد. در مورد تقريبي بودن نتايج اين روش، مي‌توان دو علت زير را برشمرد:
1.اسليتر، نقش الكترونهايي را كه در تراز بالاتر از الكترون مورد نظر، قرار دارند، از نظر اثر پوششي ناديده گرفته بود.
2.وي فقط عدد كوآنتومي اصليبه بياني ديگر فقط ترازهاي اصلي انرژي اتم را مورد توجه قرار داد. يعني، بين الكترونهاي ترازهاي فرعي مربوط به يك تراز اصلي انرژي تفاوتي قايل نشد. مثلاً، براي تمام الكترونهاي ترازهاي فرعي ، و ، ثابت پوششي برابري در نظر گرفته بود.
اسليتر براي محاسبه بار مؤثر هسته، قواعدي به شرح زير وضع كرده بود:
آرايش الكتروني را به ترتيب گروهبندي زير مي‌نويسيم:
اگر الكترون مورد نظر در ترازهاي يا قرار داشته باشد، براي هر الكترون پوشش دهنده كه:
1.نسبت به الكترون مورد نظر، در تراز بالاتري قرار دارد، ثابت پوششي برابر صفر است.
2.در همان تراز اصلي الكترون مورد نظر قرار دارد، ثابت پوششي برابر 35/0 است (مگر در مورد تراز كه برابر 30/0 در نظر گرفته مي‌شود).
3.در تراز اصلي ماقبل تراز اصلي الكترون مورد نظر قرار دارد، ثابت پوششي برابر 85/0 است.
4.در ترازهاي اصلي پايين‌تر از تراز ماقبل تراز الكترون مورد نظر قرار داشته باشد، ثابت پوششي برابر واحد است.
اگر الكترون مورد نظر در ترازهاي و قرار داشته باشد،‌
با رعايت قاعده 1 از بند :
1.براي هر الكترون پوشش دهنده كه در همان تراز فرعي (يا ) قرار دارد، ثابت پوششي 35/0 در نظر گرفته مي‌شود.
2.براي هر يك از الكترونهاي باقيمانده ديگر،‌ مقدار ثابت پوششي برابر واحد منظور مي‌شود.
شكل و جدول زير به نحوي، قواعد نامبرده فوق را مجسم مي‌كنند.



img/daneshnameh_up/a/ab/mch0071a.jpg

5s,5p4f4d4s,4p3d3s,3p2s,2p1s
0.31 1s
0.35 0.852s,2p
0.35 0.85 13s,3p
0.35 1 1 13d
0.35 0.85 0.85 1 14s,4p
0.35 1 11 1 14d
0.351 1 11 1 1 4f
0.35
0.85 0.85 0.851 1 1 15s,5p


مثال 1


بار مؤثر هسته اتم و يون را براي الكترون لايه ظرفيت آنها به روش اسليتر حساب كنيد.
حل
با توجه به آرايش الكتروني اتم برم يعني:
اگر، يكي از الكترونهاي لايه ظرفيت آن را به عنوان الكترون مورد نظر كنار بگذاريم، شش الكترون همتراز در لايه ظرفيت، 18 الكترون در لايه ماقبل و 10 الكترون در لايه‌هاي داخلي باقي مي‌ماند. از اين‌رو، مي‌توان نوشت:
img/daneshnameh_up/8/83/mch0071b.jpg
در مورد كه يك الكترون اضافي در لايه ظرفيت دارد، مي‌توان نوشت.
img/daneshnameh_up/a/a7/mch0071c.jpg
همانطور كه ملاحظه مي‌شود، بار مؤثر هسته اتم خنثي، همواره از بار مؤثر هسته آنيون مربوطه،
بيشتر است.


مثال 2


بار مؤثر هسته را براي الكترون لايه ظرفيت در اتم و يون به روش اسليتر حساب كنيد.
حل
با توجه به توضيحي كه در مثال قبل داده شد، در مورد اتم پتاسيم مي‌توان نوشت:
در مورد يون نيز داريم:
ملاحظه مي‌شود كه بار موثر هسته براي الكترونهاي آخرين تراز در يون نسبت به اتم خنثي پتاسيم خيلي بيشتر است. اصولاً بر همين اساس است كه انرژي دومين يونيزاسيون پتاسيم كه در واقع، انرژي لازم براي جدا شدن الكترون از يون است (729 كيلوكالري بر مول) از انرژي اولين يونيزاسيون پتاسيم (99 كيلوكالري بر مول) خيلي بيشتر است.


مثال3


بار مؤثر هسته را براي الكترونهاي تراز و در اتم منگنز حساب كنيد.
حل
ابتدا آرايش الكتروني اتم منگنز را مي‌نويسيم:
در مورد محاسبه بار مؤثر هسته براي الكترونهاي تراز ، مطابق قواعد بند ، مي‌توان نوشت:
براي محاسبه بار مؤثر هسته براي الكترونهاي تراز ، مطابق قواعد بند ، مي‌توان نوشت:
ملاحظه مي‌شود كه بار مؤثر هسته براي الكترونهاي تراز نسبت به الكترونهاي تراز لايه ظرفيت در اتم منگنز و بطور كلي در اتم هر عنصر واسطه ديگر، بيشتر است. در نتيجه جاذبه هسته نيز در آنها بر الكترونهاي تراز لايه ظرفيت بيشتر است. بر همين اساس است كه به هنگام يونيزاسيون عناصر واسطه، الكترونهاي تراز لايه ظرفيت زودتر از الكترونهاي تراز اين لايه، از اتم جدا مي‌شوند.


پیوند های خارجی

http://Olympiad.roshd.ir/chemistry/content/pdf/0175.pdf





تعداد بازدید ها: 20870


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..