Efficace carica nucleare

Le equazioni e leggi della fisica non sono così semplici da capire, come il mondo reale che descrivono è di natura complessa. Per fornire una soluzione perfetta per ogni problema analitico non è possibile, a meno che non siamo in grado di creare leggi che possono prendere tutte le variabili coinvolte nel problema in considerazione. Tuttavia, le leggi di base può ancora essere utile se si riesce a inculcare le variabili del mondo reale in termini di approssimazioni. Per calcolare gli orbitali di un atomo di multielectron, non è analiticamente possibile, utilizzando l'equazione di Schrödinger. Tuttavia, con l'impiego del concetto di carica effettiva nucleare, una soluzione grezza può essere ottenuta. Lo scopo di questo articolo è quello di spiegare che cosa è efficace carica nucleare, e quindi dimostrare come può essere calcolato per i vari atomi e ioni.

Prima di andare avanti, dobbiamo rispolverare un po 'di fisica di base. Come forse sai, come cariche si respingono, mentre cariche diverse si attraggono. Una carica positiva attirerà cariche negative, mentre le altre cariche positive respingere con la forza elettromagnetica (Coulomb). Allo stesso modo, cariche negative attirerà altre cariche positive, mentre respingono le altre cariche negative. Ciò che lega la nube di elettroni al nucleo atomico è la forza elettromagnetica attrazione tra elettroni e protoni all'interno del nucleo. Dopo questa revisione di base, possiamo cominciare ad esplorare il concetto di carica nucleare efficace, che è utile nel nostro tentativo di capire la struttura atomica.

Qual è la carica nucleare efficace?

L'atomo più semplice e completamente compresa, è l'atomo di idrogeno. E 'la semplicità intrinseca, implicita per il fatto che si compone di un elettrone rotante intorno ad un singolo protone, lo rende facile calcolare i suoi orbitali atomici. L'equazione di Schrodinger per l'atomo di idrogeno è esattamente risolvibile. Tuttavia, per gli atomi con più numero di elettroni, calcolando le esatte orbitali atomici non è possibile analiticamente. Quindi il concetto di carica effettiva nucleare viene utilizzato per ottenere una soluzione grezza possibile.

Efficace carica nucleare è la carica positiva efficace sentita da un elettrone in gli involucri esterni di un atomo, per effetto di screening di elettroni nei gusci interni. Gli elettroni in un atomo sono distribuiti in gusci concentrici attorno al centro nucleare. L'attrazione sentita da elettroni più esterni, a causa della carica positiva nucleare, è diminuito dalla forza repulsiva esercitata dagli elettroni di shell interne. Così efficace carica nucleare è il risultato della sottrazione del numero medio di elettroni guscio interno dal numero atomico totale dell'atomo. Per farla breve, la carica nucleare efficace è dato da:

Efficace carica nucleare (Zeff) = Z - N

dove Z è il numero atomico e N è il numero di elettroni guscio interno. Così gli esterni (di valenza) elettroni di un atomo o uno ione, si veda la carica nucleare interno per essere minore di quello che è realmente. La considerazione di effettiva carica nucleare rende approssimativi soluzioni analitiche per atomi multielectron possibili. Vediamo come calcolare efficace carica nucleare di un atomo o ione nella prossima sezione.

Come calcolare la carica nucleare efficace?

Per calcolare l'onere effettivo nucleare di un atomo, quali sono i pezzi di informazioni di cui avete bisogno? Ci sono solo due cose che dovete sapere. Uno è il numero atomico e la seconda è la configurazione elettronica. In realtà, se si conosce il numero atomico, la configurazione dello stato fondamentale elettronico può essere indovinato.

Come esempio, si calcola che cosa è la carica nucleare efficace di un elettrone del guscio esterno in carbonio, il cui numero atomico è 6. La sua configurazione elettronica è 1S2 2 s2 p2 2. Dal momento che Z = 6 e N = 2, un elettrone di valenza in guscio la 'p' avranno un costo effettivo del nucleare (6-2), che è uguale a 4. Si può conoscere l'andamento effettivo carica nucleare, calcolando per ogni uno degli elementi collocati in una sezione della tabella periodica.

Tutto ciò che ci vuole per calcolare la carica effettiva nucleare è una comprensione della configurazione elettronica dell'atomo nello stato fondamentale. Ciò rende più facile fare calcoli. Spero che questo articolo ha efficacemente chiarito il concetto di carica nucleare efficace per voi.