เนื้อหา
ประจุพลังงานนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพหมายถึงประจุที่อิเล็กตรอนชั้นนอกสุดของอะตอมหลายอิเล็กตรอนสัมผัสได้หลังจากคำนึงถึงจำนวนของอิเล็กตรอนที่ป้องกันซึ่งล้อมรอบนิวเคลียส สูตรการคำนวณประจุพลังงานนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพสำหรับอิเล็กตรอนเดียวคือ "Zeff = Z - S "โดยที่ Zeff เป็นประจุพลังงานนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพ Z คือจำนวนของโปรตอนในนิวเคลียสและ S คือจำนวนเฉลี่ยของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนระหว่างนิวเคลียสและอิเล็กตรอนที่คุณกำลังแก้ปัญหา
ตัวอย่างเช่นคุณสามารถใช้สูตรนี้เพื่อค้นหาประจุพลังงานนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพสำหรับอิเล็กตรอนในลิเธียมโดยเฉพาะอิเล็กตรอน "2s"
TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
การคำนวณสำหรับประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพคือ Zeff = Z - S. Zeff เป็นประจุที่มีประสิทธิภาพ Z คือเลขอะตอมและ S คือค่าประจุจากกฎ Slaters
กำหนดค่าของ Z. Z คือจำนวนของโปรตอนในนิวเคลียสของอะตอมซึ่งกำหนดประจุบวกของนิวเคลียส จำนวนของโปรตอนในนิวเคลียสของอะตอมเป็นที่รู้จักกันในชื่อเลขอะตอมซึ่งสามารถพบได้ในตารางธาตุ
ในตัวอย่างค่าของ Z สำหรับลิเธียมคือ 3
ค้นหาค่าของ S โดยใช้ Slaters Rules ซึ่งให้ค่าตัวเลขสำหรับแนวคิดการประจุพลังงานนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพ สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการเขียนการกำหนดค่าอิเล็กตรอนขององค์ประกอบในลำดับและกลุ่มต่อไปนี้: (1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d), (4f), (( 5 ส, 5p), (5d), (5f), ฯลฯ ตัวเลขในการกำหนดค่านี้สอดคล้องกับระดับเปลือกของอิเล็กตรอนในอะตอม (ไกลแค่ไหนอิเล็กตรอนมาจากนิวเคลียส) และตัวอักษรสอดคล้องกับรูปร่างที่กำหนด วงโคจรของอิเล็กตรอน ในแง่ง่าย "s" เป็นรูปทรงกลมวงโคจร "p" มีลักษณะคล้ายกับรูปที่ 8 สองก้อน "d" คล้ายกับรูปที่ 8 ด้วยโดนัทรอบศูนย์และ "f" มีลักษณะสองรูป 8S แบ่งออกเป็นสองส่วน .
ในตัวอย่างลิเธียมมีอิเล็กตรอนสามตัวและการจัดเรียงอิเล็กตรอนมีลักษณะดังนี้: (1s) 2, (2s) 1 หมายถึงมีอิเล็กตรอนสองตัวที่ระดับเปลือกแรกซึ่งทั้งสองมีรูปร่างทรงกลมและทรงกลมและอิเล็กตรอนหนึ่งตัว ตัวอย่างนี้) ในระดับเปลือกที่สองยังมีรูปร่างเป็นทรงกลม
กำหนดค่าให้กับอิเล็กตรอนตามระดับเปลือกและรูปร่างของวงโคจร อิเล็กตรอนในวงโคจร "s" หรือ "p" ในเปลือกเดียวกันกับอิเล็กตรอนที่คุณกำลังแก้ปัญหามีส่วนร่วม 0.35 อิเล็กตรอนในวง "s" หรือ "p" ในระดับพลังงานที่ต่ำกว่ามีส่วนร่วม 0.85 และอิเล็กตรอนใน "s" หรือ "p" การโคจรในเปลือกสองระดับพลังงานและลดการมีส่วนร่วม 1 อิเล็กตรอนในวง "d" หรือ "f" ในเปลือกเดียวกันกับอิเล็กตรอนที่คุณกำลังคำนวณมีส่วนร่วม 0.35 และอิเล็กตรอนใน "d" หรือ "f" การโคจรในระดับพลังงานที่ต่ำกว่าทั้งหมดมีส่วนร่วม 1. อิเล็กตรอนในเปลือกหอยสูงกว่าอิเล็กตรอนที่คุณกำลังแก้อยู่ไม่ได้มีส่วนช่วยในการป้องกัน
ในตัวอย่างมีอิเล็กตรอนสองตัวในเปลือกซึ่งเป็นระดับพลังงานเดียวที่ต่ำกว่าเปลือกของอิเล็กตรอนที่คุณกำลังแก้อยู่และพวกมันทั้งคู่มีวงโคจร "s" ตามกฎ Slaters อิเล็กตรอนสองตัวนี้แต่ละตัวมีส่วนร่วม 0.85 อย่าใส่ค่าของอิเล็กตรอนที่คุณกำลังแก้อยู่
คำนวณค่าของ S โดยเพิ่มตัวเลขที่คุณกำหนดให้อิเล็กตรอนแต่ละตัวพร้อมกันโดยใช้กฎ Slaters
สำหรับตัวอย่างของเรา S เท่ากับ. 85 + .85 หรือ 1.7 (ผลรวมของค่าของอิเล็กตรอนสองตัวกำลังนับ)
ลบ S จาก Z เพื่อค้นหาประจุพลังงานนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพ Zeff
ในตัวอย่างโดยใช้ลิเทียมอะตอม Z เท่ากับ 3 (จำนวนอะตอมลิเทียม) และ S เท่ากับ 1.7 โดยการเปลี่ยนตัวแปรในสูตรเป็นค่าที่ถูกต้องสำหรับตัวอย่างมันจะกลายเป็น Zeff = 3 - 1.7 ค่าของ Zeff (และค่าใช้จ่ายทางนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพของอิเล็กตรอน 2s ในลิเธียมอะตอม) คือ 1.3