Tải trọng hạt nhân hiệu quả là gì?
Tải trọng hạt nhân hiệu quả là một khái niệm được sử dụng trong hóa học và vật lý để mô tả sự hấp dẫn mà một electron của một nguyên tử cảm thấy liên quan đến nhân. Nó xem xét không chỉ điện tích tích cực của hạt nhân, mà còn là lực đẩy giữa các electron có ở các mức năng lượng khác nhau.
Làm thế nào để tính toán tải hạt nhân hiệu quả?
Để tính toán tải hạt nhân hiệu quả, cần phải xem xét hai yếu tố chính: tải hạt nhân và hiệu ứng che chắn của electron có mặt ở các mức năng lượng bên trong nhất.
Tải trọng hạt nhân là điện tích dương của hạt nhân nguyên tử, thu hút các electron. Tải trọng hạt nhân càng cao, điểm thu hút càng lớn trên các electron.
Hiệu ứng áo giáp xảy ra do sự hiện diện của các electron ở các mức năng lượng bên trong nhất. Các electron này hoạt động như một “rào cản” giữa nhân và các electron bên ngoài nhất, làm giảm sự hấp dẫn mà sau này cảm thấy liên quan đến nhân.
Để tính toán tải hạt nhân hiệu quả, công thức được sử dụng:
Tải trọng hạt nhân hiệu quả = Tải trọng hạt nhân – Hiệu ứng áo giáp
Tính tải hạt nhân hiệu quả quan trọng như thế nào?
Tải trọng hạt nhân hiệu quả là rất quan trọng để hiểu các tính chất của các nguyên tử và phân tử. Nó ảnh hưởng, ví dụ, kích thước của các nguyên tử, năng lượng ion hóa và ái lực điện tử.
Các nguyên tử có tải hạt nhân hiệu quả cao hơn có xu hướng nhỏ hơn, vì các electron bị thu hút mạnh mẽ vào nhân. Mặt khác, các nguyên tử có điện tích hạt nhân hiệu quả thấp hơn có xu hướng lớn hơn, vì các electron ít bị thu hút bởi nhân.
Ngoài ra, tải trọng hạt nhân hiệu quả cũng ảnh hưởng đến sự dễ dàng mà một nguyên tử mất hoặc tăng các electron, có liên quan đến phản ứng hóa học của nó.
Ví dụ về tính toán tải hạt nhân hiệu quả
Hãy xem xét nguyên tử natri (NA), có 11 electron và 11 proton. Để tính toán điện tích hạt nhân hiệu quả của electron ngoài cùng, chúng ta phải tính đến hiệu ứng che chắn của các electron bên trong nhất.
Natri có cấu hình điện tử là 1S² 2S² 2P⁶ 3S¹. Các điện tử ngoài cùng ở mức năng lượng 3S. Các electron của các cấp 1, 2S và 2p hoạt động như một rào cản khiên.
Tải trọng hạt nhân của natri là 11 (số lượng proton). Hiệu ứng che chắn của các electron của các cấp 1, 2S và 2p bằng 10.
Do đó, điện tích hạt nhân hiệu quả của electron ngoài cùng của natri là 11 – 10 = 1.
Kết luận
Tải trọng hạt nhân hiệu quả là một khái niệm quan trọng để hiểu các tính chất của các nguyên tử và phân tử. Nó xem xét không chỉ điện tích tích cực của nhân, mà còn cả hiệu ứng che chắn của các electron có trong các mức năng lượng bên trong nhất. Ảnh hưởng đến tải hạt nhân hiệu quả kích thước nguyên tử, năng lượng ion hóa, ái lực điện tử và phản ứng hóa học.