Экранирование ядерного заряда

В случае Li Z — 3 = 0 и учет члена н1о приводит к полной компенсации эффекта. У Ве Z — 3 = 1 и, следовательно, снова восстанавливается нормальный порядок расположения компонент триплета. Фактор (Z — 3) связан, очевидно, с экранированием ядерного заряда электроном 15. Чем больше Z, тем менее эффективно экранируется заряд ядра. [c.215]

Прирост экранирования ядерного заряда при переходе от одного элемента к другому [c.16]

Существенной является проверка того, будут ли равны между собой величины экранирования ядерного заряда в изоэлектронных рядах, например в ряду О -, Р , Ке, На+, [c.22]

Величина экранирования и эффективный ядерный заряд являются хорошими общими количественными характеристиками определенного энергетического уровня нейтрального атома или иона. Однако смысл этих величин формален и завуалирован туманными представлениями о частичной нейтрализации или экранировании ядерного заряда. При этом остается не ясным и относительное влияние отдельных электронов на константу экранирования. [c.154]

Две различные линии на рис. 15.2 обусловлены разностями изомерных сдвигов двух различных атомов железа в октаэдрических центрах. Изомерный сдвиг—результат электростатического взаимодействия распределения заряда в ядре с электронной плотностью, вероятность существования которой на ядре конечна. Конечную вероятность перекрывания с плотностью ядерного заряда имеют только 5-электроны, поэтому изомерный сдвиг можно рассчитать, рассматривая это взаимодействие. Следует помнить, что р-, и другие электронные плотности могут оказывать влияние на 5-электронную плотность путем экранирования 5-электронной плотности от заряда ядра. Предполагая, что ядро представляет собой однородно заряженную сферу радиуса К, а 5-электронная плотность вокруг ядра постоянна и задается функцией > (0), разность между электростатическим взаимодействием сферически распределенной электронной плотности с точечным ядром и той же самой электронной плотности с ядром радиуса Я выражается как [c.289]

Ве,. .. Не по сравнению с радиусами изоэлектронной серии. .. Не + происходит вследствие отталкивания электронов 2з и 2р внутренними электронами слоя 15 . Это отталкивание обычно условно и называют экранированием , вводя математическое понятие об эффективном ядерном заряде, как бы просвечивающем через экран, и подставляя его в классические формулы, выведенные И. Бором. [c.14]

Ковалентные и ионные радиусы уменьшаются при движении слева направо по периодам Периодической таблицы. В первом коротком периоде (11 — Р) заряд ядра атома увеличивается от 3 до 9. Из-за увеличения заряда ядра К-электроны приближаются к ядру и радиус Д -оболочки уменьшается. Влияние этого обстоятельства на электроны -оболочки осложняется тем, что они экранированы от ядра Л -оболочкой и эффективно действующий ядерный заряд оказывается меньше действительного заряда ядра атома. Например, у лития внешний электрон притягивается ядром с зарядом - -3, экранированным двумя электронами. Вследствие чего значение действующего заряда оказывается ближе к +1, чем к +3. У бериллия -электроны экранированы двумя электронами, что приводит к уменьшению действующего на них заряда от +4 приблизительно до +2. Тем не менее при движении по периоду слева направо эффективные заряды ядер увеличиваются, что является причиной постепенного уменьшения атомных радиусов (см. рис. 15.4, б). Радиусы ионов с одинаковыми зарядами (например, M + ) изменяются аналогично. [c.361]

Вычисления по методу самосогласованного поля довольно сложны и громоздки. Кроме того, получаемые при этом АО труднее интерпретировать, поскольку их находят в численной, а не в аналитической форме. Были предложены приближенные функции, заданные в аналитическом виде, которые с достаточной точностью аппроксимируют истинные АО [357, 249, 99, 223]. В сущности, это волновые функции одного электрона в центральном поле ядра с эффективным зарядом 2е. Существуют правила для определения Z для любого электрона в любом атоме. Разность между эффективным и истинным ядерными зарядами называется константой экранирования для заданного электрона и показывает, насколько полно остальные электроны экранируют ядро от заданного электрона. В том случае, когда известно I, с помощью формул типа (2.15) и (2.16) можно определить атомные радиусы. В частности, соотношение (2.16) показывает, что размер орбиталей с одним и тем же значением главного квантового числа изменяется обратно пропорционально величине эффективного ядерного заряда. [c.50]

Как видно из табл. 8, добавочный электрон, присоединенный к однозарядному катиону и превративший его в нейтральный атом, экранирует обычно (за исключением Li) несколько больше, чем целый протонный заряд, а в случае азота — даже 1,67 единицы заряда. В результате эффективные ядерные заряды нейтральных атомов малы, что и обусловливает малые абсолютные значения первого сродства к электрону. Очевидно также, что разность констант экранирования в табл. 8 равна разности эфф в табл. 7. [c.22]

Исходя из первой ионизационной работы /х атома неона, мы нашли эту величину экранирования равной 7,48, т. е. неприкрытой оставалась часть ядерного заряда, равная 2,52 (табл. 10). [c.23]

Исследование спектров многоэлектронных атомов показало, что здесь энергетическое состояние электронов зависит не только от главного квантового числа п, но и от орбитального квантового числа I. Это связано с тем, что электрон в атоме не только притягивается ядром, но и испытывает отталкивание со стороны электронов, расположенных между данным электроном и ядром. Внутренние электронные слои как бы образуют своеобразный экран, ослабляющий притяжение электрона к ядру, или, как принято говорить, экранируют внешний электрон от ядерного заряда. При этом для электронов, различающихся значением орбиталь ного квантового числа /, экранирование оказывается неодинаковым. [c.85]

Экранирование. Энергия электрона в атоме — функция Z lri . Заряд ядра (или порядковый номер) возрастает быстрее, чем главное квантовое число (например, при п = I значения Z равны 1 и 2, при п = 2 Z = 3—10 и т. д.), и можно было бы ожидать, что энергия, необходимая для отрыва электрона от атома, должна непрерывно увеличиваться с возрастанием Z. Однако это не так, что можно видеть из сравнения энергии ионизации водорода (Z = 1) и лития (Z = 3) первая энергия ионизации для Н и Li составляет соответственно 1312 и 520 кДж/моль. Меньшее значение энергии ионизации для лития объясняется двумя причинами. Во-первых, среднее расстояние 25-электрона от ядра больше, чем у 1 s-электрона (см. рис. 2.5). Во-вторых, 25 -электрон атома лития отталкивается от внутренних 1 2-электронов, что облегчает его отрыв. Внутреннее отталкивание можно объяснить также экранированием ядра внутренними электронами, в результате притяжение валентных электронов обусловлено лишь частью общего заряда ядра. Эта часть заряда называется эффективным ядерным зарядом Z, для Li он соответствует интервалу Z = = 1—2 (вместо Z = 3). [c.41]

Ранее обсуждалось радиальное распределение вероятности нахождения электрона на водородоподобных орбиталях (см. рис. 2.5). Электронная плотность ls-орбитали находится ближе к ядру, чем плотность 25-орбитали. Законы электростатики утверждают, что, когда пробный заряд (25-электрон) не накладывается на другой заряд (1 s-электроны), потенциал будет таким же, как если бы этот другой заряд находился в центре (в ядре). Тогда валентному электрону на 25-орбитали отвечал бы потенциал, эквивалентный единичному эффективному заряду ядра (Z = 1,0). Если бы заряд 25-электрона проникал в поле Is-электрона, то он не был бы экранирован и отвечал бы потенциалу, эквивалентному полному заряду ядра (Z = 3,0). При частичном проникновении энергия орбитали 25-электрона не изменяется, но энергия ионизации 25-электрона определяется уже эффективным ядерным зарядом (Z ), который несколько меньше действительного заряда ядра [c.41]

Тем не менее полезно обсудить общие тенденции в изменении размеров атомов, не учитывая особенностей условий их измерения. Из рассмотрения радиальных составляющих волновых функций следует, что наиболее вероятный радиус увеличивается с ростом значения п. Противодействием этому является влияние роста эффективного ядерного заряда, который всегда стремится сжать атомные орбитали. Отсюда можно сделать два вывода. Во-первых, размеры атомов элементов одной группы увеличиваются с ростом п, но благодаря экранированию заряд I для этих атомов возрастает весьма медленно. Например, для элементов 1А группы имеем (расчет по Слэтеру) 1,3 для 2,2 для Ка, К, НЬ и Сз. В целом же размеры атомов элементов 1А группы возрастают при увеличении I. Это общее свойство групп в Периодической системе известно лишь несколько исключений, которые обсуждены ниже. Во-вторых, внутри одного периода, где главное квантовое число не меняется, а эффективный ядерный заряд монотонно возрастает (так как электроны, добавляющиеся на валентную оболочку, экранируют друг друга крайне неэффективно), наблюдается постоянное сжатие атомов при движении по периоду слева направо. Например, значения 1 для элементов второго периода 1,3 для 1,95 — Ве, 2,60 — В, 3,25 —С, 3,90 —Ы, 4,55-0, 5,20 —Р и 5,85 —Ке. [c.44]

ЭТОГО объясняют формально, при помощи понятия об эффективном ядерном заряде, уменьшающемся вместе с падением числа электронов в атоме. Делается это условно для того, чтобы спасти применимость закона Кулона при точечных зарядах электрона и атомного остатка (последний условно сосредоточивают в ядре, а расстояние электрона от ядра берут условно среднее . При этом говорят об экранировании ядра наибольшем, если в качестве экрана служат внутренние по отношению к отрываемому или возбуждаемому электроны уменьшенном для экранирующих электронов, эквивалентных данному, наименьшем для внешних по отношению к рассматриваемому. [c.153]

Если два атома сближаются на столь малое расстояние, что электронные облака их начинают в заметной степени перекрываться, то происходят изменения в распределении электронной плотности (аг рают роль эффекты чисто квантовомеханического характера, в част ности принцип Паули помимо отталкивания электронов играет роль также кулоновское отталкивание между ядрами разных атомов) В случае, когда электронные оболочки атомов замкнуты, имеет ме сто уменьшение плотности заряда в области между двумя ядрами вследствие чего уменьшается экранирование ядерных зарядов электро нами. Результирующий эффект состоит в отталкивании между атомами В то же время взаимодействие атомов с незаполненными электронньь ми оболочками приводит к увеличению электронной плотности между ядрами и образованию химической связи. Таким образом, короткодействующие атомные и молекулярные силы отталкивания имеют тоже происхождение, что и силы химической связи. Короткодействующие силы называют часто валентными силами. [c.273]

Существо различий между ионами с внешней 8-э шктрониой оболочкой и ионами с 18-электронной оболочкой можно понять в рамках простой классической электростатики. Легко показать, что для сферически симметричного распределения заряда весь заряд с внешней стороны относительно некоторой точки (дальше от центра расиределопия заряда, который является точечным) будет создавать меньший электростатический потенциал, чем тот заряд, который находится с внутренней сто])оны. Поэтому при переходе в порядке возрастания атомного номера от элемента к элементу переходной группы будет происходить увеличение положительного потенциала, обусловленного возрастанием заряда ядра, которое пе балансируется отрицательным потенциалом добавляемых электронов. Это так называемое явление неполного экранирования ядерного заряда. [c.83]

Константа экранирования для кайносимметриков при росте заряда ядра не имеет крутого хода кверху эффективный ядерный заряд, следовательно, для них быстро увеличивается, а с ним и потенциалы ионизации, зависящие от глубины положения энергетического уровня. [c.48]

Причиной этому является, с одной стороны, кайносимметрия З -электро-нов, глубоко расположенных в оболочке атома и имеющих малые и почти постоянные константы экранирования, т. е. подвергающихся влиянию быстрого прироста 2эфф с другой стороны, имеют значения высокие положения 45-электрона и быстро нарастающие константы экранирования этого электрона, т. е. небольшие приросты эффективных на него действующих ядерных зарядов. Поэтому замещение 45-электрона, медленно увеличивающего свою связь с атомом при росте Z, на кайносимметричный Зс(-электрон с его быстрым приростом эффективного ядерного заряда будет становиться все более выгодным, т. е. линия на рис. 38 опускается. В результате вплоть до rd s идет постепенное уменьшение эндотермичности замещения, а затем (после пересечения линии М"й"+ 5 с линией М№ проявляется экзотермич-ность. То же повторяется и по ходу от Мп до Си. [c.84]

Свойства атома отталкивать или притягивать электроны обусловливаются стабильностью его октета, включая сюда эффект заряда ядра и электронного экранирования , Инголд поясняет это следующим образом В рядах СНз, NHa, ОН, F заряды ядер и электронов в целом одинаковы, по распределенная (протоновая) доля ядерного заряда в СНз прогрессивно увеличиваясь, централизуется в NH2, ОН, F, которые поэтому проявляют последовательно увеличивающееся притягивающее действие сравнительно с метильной группой... Кроме того, предполагается, что атомное поле (любого знака) претерпевает большие потери вследствие внутренней электронной деформации больших, а не меньших атомов, так что степень электронного притяжения должна уменьшаться в ряде F, - I, Вг, -J. Таким образом... степень притяжения должна увеличиваться с номером группы периодической системы и ослабевать с увеличением номера ряда в периодической системе элементов она также должна оказаться большей в атомах, обладающих мультиплетными (кратными. — Г. Б.) связями, чем в соответствующих атомах, обладающих только одной связью [20, стр. 157—158]. [c.249]

Экранирование, выраженное в числе скомпенсированных ядерных зарядов, равно у гелия 2—1,345 = 0,655, у лития 3 — 1,26=1,74. В случае гелия имеем малое экранирование эквивалентным электроном, т. е. электроном того же 1.9-слоя у лития экранирование более полное, так как производится законченной оболочкой внутренних электронов, лежащих ближе к ядру, чем отрываемый внешний электрон. Каждый из вцутрен-них электронов лития экранирует 0,87е+, тогда как у гелия один эквивалентный электрон экранировал только 0,655е+. [c.16]

Совсем неожиданным оказывается тот факт, что экранирование для N3- и О - превышает величину полного ядерного заряда в случае О - на 1,5, а для даже на 2 единицы. Такой результат является явно нелепым и говорит о том, что формула, по которой производится вычисление гэфф и самого экранирова- [c.23]

Q Полинг начал исследование с рассмотрения межионных расстояний в пяти ионных соединениях NaF, K l, RbBr, sl и LiaO. Для первых четырех солей большинство факторов, влияющих на размеры ионов, можно считать одинаковыми, поскольку в каждом из этих кристаллов ионы изоэлектронны, однозарядны и отношение радиусов равно примерно 0,75. Полинг предполсжил, что размер иона обратно пропорционален эффективному ядерному заряду, действующему на внешние электроны. Эффективный ядерный заряд (см. стр. 142) равен истинному заряду ядра за вычетом константы экранирования о от внешних электронов иона. Значения 112 [c.112]

Электроны, находящиеся на -орбиталях, концентрируют свой отрицательный заряд в области между лигандами, а электроны, находящиеся на е -орбиталях, —- непосредственно на связи металл—лиганд. Поэтому добавление электрона на оё Орбиталь при переходе от одного иона в семействе к другому слева направо вызывает меньшее экранирование ядра при возрастании ядерного заряда, чем это имеет место для сферически симметричного -электронного облака или при добавлении е -электрона. Вследствие этого отрицательно заряженные лиганды притягиваются к иону металла сильнее и эффективный радиус иона уменьшается. Это объясняет большое уменьшение радиуса при добавлении первых трех -электронов. Четвертый добавленный электрон в слабом поле занимает е -орбиталь, что вызывает относительное увеличение радиуса иона, так как он экранирует возросший заряд ядра более эффективно, чем в случае сферического распределения -электронов. [Радиусы ионов для (Сг )- и сР (Си"" )-систем, изображенные незачерненными кружками на рис. 11-2а, нельзя прямо сравнивать с радиусами других ионов, так как ранее было указано, что эти ионы не могут находиться в октаэдрическом окружении, а только в сильно тетрагонально искаженном, обусловленном действием эффекта Яна—Теллера.] Добавление второго е -электрона приводит к образованию сферически симметричного -подуровня (Мп ") точка для соответствующего радиуса ложится на теоретическую кривую. Аналогичная зависимость найдена и для второй части семейства при добавлении следующих пяти электронов. Подобную картину можно ожидать для ионов элементов 4 - и 5 - семейств, для трехзарядных ионов в октаэдрическом окружении, а также для всех ионов в тетраэдрическом окружении. При переходе для одного и того же иона от высокоспиновых к низкоспиновым комплексам радиус иона должен уменьшаться, поскольку электрон с ( -орбитали должен перейти на гя Орбиталь, на которой он в меньшей степени будет отталкиваться лигандами. [c.448]

О. Необходилю отметить, что. межэлектронные силы и изменения полного ядерного заряда существенно сказываются и на конфигурации ионов. Нельзя, например, считать, что поскольку 45-орби-тали заполняются предпочтительнее, чем З -орбитали, они всегда устойчивее последних. Если бы это было так, то следовало бы ожидать, что элементы первого ряда переходных элементов прн ионизации будут терять Зй-электроны. В действительности же ионизация этих атомов сопровождается потерей прежде всего 45-электронов. Таким образо.м, устойчивость электронной конфигурации является суммарным результатом действия нескольких факторов притяжения электронов к ядру, экранирования одного электрона другими, взаимного отталкивания электронов и обменного взаимодействия. Во многих случаях изменение заряда ядра и числа электронов влияют на совокупность указанных сил довольно сложным образом и это влияние нельзя описать какой-либо простой закономерностью. [c.17]

Во втором методе, разработанном Слейтером, предпола-гается, что электрон находится в центральном поле, обусловлен ном эффективным ядерным зарядом Z — 5, где Z — заряд ядра, а S — постоянная экранирования ядра всеми остальными элек тронами [1]. Постоянная экранирования является мерой того, насколько хорошо внутренние электроны экранируют внешние электроны от ядерного заряда. [c.32]

Рассмотрим примеры расчета константы экранирования S и эффективного ядерного заряда Z 1) для валентного 2р-электрона в атоме N сгруппированная электронная конфигурация (ls)2(2s, 2р) , S = (2-0,85) + (4-0,35) = = 3,10 и Z = Z —S = 7,0 —3,1 = 3,9 2) для валентного 45-электрона в атоме 3oZn сгруппированная электронная конфигурация (ls)2(2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s)2, s = (10-1,00) + (18-0,85) + (1-0,35) = 25,65 и Z = 4,35 3) для З -электрона в атоме Zn S = 08-1,00) -1- (9-0,35) = 21,15 и Z = = 8,85. [c.42]

Чтобы избежать неточностей в расчете экранирования по упрощенному методу Слэтера, Клементи и Раймонди, используя волновые функции в самосогласованном поле, рассчитали эффективные ядерные заряды для всех заселенных орбиталей атомов элементов от водорода до криптона (табл. 2.3) и [c.42]

Такое особое состояние перетекания зарядовой плотности пяти /-электронов на близкий к ядру -экран атома сопровождается болес частыми иррегулярными встречами, что расширяя несколько облако / , производит одновременно значительное взаимное экранирование электронов. Вычисления Клементи [2] показали, что в свободном атоме молибдена эффективный ядерный заряд, действующий на 4 -элек-троны действительно уменьшен очень зиачителыю по сравнению как с V, так и с С(1 (примерно на 4 полных единицы заряда, а именно от 16 единиц до 12). Это показано на рис. 4, взятым из статьи Клементи [2]. На том же графике заметно, что аналогичное явление имеется и в VI периоде в области Та и Ш, а в IV периоде для кайносимметрич-иых -электронов явление отсутствует эффективный ядерный заряд растет равномерно от 5с до 2п без какого-либо горба на линии значений I эффективных. Нет горба и у серии 4/, кайиосимметричной как и I случае Зе./-электронов. [c.47]

Хартри-фоковские расчеты атомов и анализ атомных спектров показывают, что орбитальные энергии е, зависят не только от главного квантового числа п и заряда ядра Z, но и от орбитального квантового числа I. Если бы экранирование ядра внутренними электронами было полным, то энергетические уровни внешних электро-(юв были бы идентичны уровням атома водорода. Отклонение от уровней атома водорода является непосредственной мерой влияния неполного экранирования (так иазьшаемый эффект проникновения). Все уровни атома лития расположены ниже соответствующих уровней атома водорода, причем сдвиг их тем меньше, чем больше угловые моменты соответствующих орбиталей, т. е. 5-уровень сдви-[ ается сильнее э-уровня, /7-уровень — сильнее -уровня и т. д. Энергии орбиталей уменьшаются с возрастанием Z. Понижение энергии орбитали уменьшается с ростом главного квантового числа п. Рас-[цепление уровней с данным п возникает из-за межэлектронного отгалкивания. В пределе при Z—юо орбитали внутренних электронов с данными п снова становятся вырожденными по /, так как межэлектронное взаимодействие становится незначительным по сравнению с электронно-ядерным взаимодействием. [c.71]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология