Αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο για ατομικό σύμβολο GE;
Κατανόηση αποτελεσματικού πυρηνικού φορτίου
* Πυρηνικό φορτίο (z): Ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα ενός ατόμου. Για το γερμανικό, z =32.
* Εφέ θωράκισης: Εσωτερικά ηλεκτρόνια (αυτά πιο κοντά στον πυρήνα) εξωτερικά ηλεκτρόνια από την πλήρη έλξη του πυρήνα. Αυτό μειώνει το αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο που αισθάνεται τα εξωτερικά ηλεκτρόνια.
* Αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο (Zeff): Το καθαρό θετικό φορτίο που βιώνει ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο. Υπολογίζεται αφαιρώντας τη σταθερά θωράκισης από το πυρηνικό φορτίο (z):
Zeff =z - s
Υπολογισμός Zeff για το γερμανικό
1. Διαμόρφωση ηλεκτρονίων: Η διαμόρφωση ηλεκτρονίων του γερμάνιου είναι:1S2 2S2 2P⁶ 3S2 3P⁶ 4S2 3D⁰ 4P2.
2. σταθερά θωράκισης: Αυτό είναι λίγο πιο περίπλοκο για τον υπολογισμό με ακρίβεια, αλλά μπορούμε να κάνουμε μια καλή εκτίμηση. Γενικά, θεωρούμε ότι η θωράκιση των ηλεκτρονίων στο ίδιο κέλυφος (n) είναι σχετικά μικρό. Εστιάζουμε στην επίδραση θωράκισης των ηλεκτρονίων σε κελύφη με χαμηλότερους κύριους κβαντικούς αριθμούς (N).
* ηλεκτρόνια πυρήνα (n =1, n =2 και n =3): Αυτά τα 28 ηλεκτρόνια προστατεύουν αποτελεσματικά τα εξωτερικά ηλεκτρόνια.
* Εσωτερικά ηλεκτρόνια (n =4): Αυτά τα 4 ηλεκτρόνια συμβάλλουν σε μικρότερη ποσότητα στην θωράκιση. Μια κοινή προσέγγιση είναι να υποθέσουμε ότι συμβάλλουν περίπου 0,35 το καθένα στη σταθερά θωράκισης.
Ως εκ τούτου, η κατά προσέγγιση σταθερά θωράκισης για το GE θα ήταν:
S ≈ 28 + (4 * 0,35) =29,4
3. Υπολογισμός zeff:
Zeff =z - s
Zeff =32 - 29.4
Zeff ≈ 2,6
Συμπέρασμα
Το αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο (ZEFF) για τα εξωτερικά ηλεκτρόνια στο γερμανικό είναι περίπου 2.6 . Αυτό σημαίνει ότι τα εξωτερικά ηλεκτρόνια στο γερμανικό βιώνουν ένα καθαρό θετικό φορτίο περίπου +2,6 από τον πυρήνα, λόγω της επίδρασης θωράκισης των εσωτερικών ηλεκτρονίων.
