និន្នាការតាមខួប៖ បន្ទុកនុយក្លេអ៊ែរប្រសិទ្ធភាព ទំហំ និងថាមពល

បន្ទុកនុយក្លេអ៊ែរប្រសិទ្ធភាព និងការបាំង

អេឡិចត្រុងខាងក្រៅមិនមានអារម្មណ៍ពីបន្ទុកនុយក្លេអ៊ែរ Z ពេញលេញទេ។ អេឡិចត្រុងដែលនៅជិតស្នូលជាងលុបវាមួយផ្នែក ហើយកម្លាំងទាញសុទ្ធត្រូវបានពិពណ៌នាដោយបន្ទុកនុយក្លេអ៊ែរប្រសិទ្ធភាព Zeff = Z − S ដែល S ជាថេរបាំង។ អេឡិចត្រុងស្នូលក្នុងស្រទាប់ទាបជាងបាំងបានល្អ។ អេឡិចត្រុងក្នុងស្រទាប់តែមួយបាំងមិនល្អ ព្រោះជាមធ្យមវាមិនស្ថិតនៅជិតស្នូលជាងអេឡិចត្រុងដែលកំពុងពិចារណាទេ។

ការប៉ាន់ស្មានដ៏រដុបរាប់តែអេឡិចត្រុងស្នូលប៉ុណ្ណោះ។ សូដ្យូម (Z = 11) និងក្លរ (Z = 17) ទាំងពីរមានអេឡិចត្រុងស្នូល 10 ដូច្នេះអេឡិចត្រុង 3s របស់សូដ្យូមមានអារម្មណ៍ប្រហែល +1 ហើយអេឡិចត្រុង 3p របស់ក្លរប្រហែល +7។ ច្បាប់ស្លេតធឺកែលម្អវា។ សម្រាប់អេឡិចត្រុងក្នុងស្រទាប់រង ns ឬ np អេឡិចត្រុងផ្សេងទៀតនីមួយៗក្នុងស្រទាប់រង ns និង np ដូចគ្នាបន្ថែម 0.35 ទៅ S (0.30 ក្នុង 1s) អេឡិចត្រុងនីមួយៗក្នុងស្រទាប់ n − 1 បន្ថែម 0.85 ហើយអេឡិចត្រុងនីមួយៗក្នុងស្រទាប់ជ្រៅជាងបន្ថែម 1.00។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយទី 1។ សម្រាប់អេឡិចត្រុង 3s របស់សូដ្យូម S = 8(0.85) + 2(1.00) = 8.80 ដូច្នេះ Zeff = 11 − 8.80 = 2.20។ សម្រាប់អេឡិចត្រុង 3p មួយរបស់ក្លរ S = 6(0.35) + 8(0.85) + 2(1.00) = 10.90 ដូច្នេះ Zeff = 17 − 10.90 = 6.10។ ឆ្លងកាត់ខួប 3 ប្រូតុងបន្ថែមនីមួយៗត្រូវបានទូទាត់តែមួយផ្នែកដោយអេឡិចត្រុងស្រទាប់តែមួយដែលបានបន្ថែម ដូច្នេះ Zeff កើនពីឆ្វេងទៅស្តាំ ខណៈ n នៅ 3។

កាំអាតូម និងអ៊ីយ៉ុងអ៊ីសូអេឡិចត្រូនិច

កាំអាតូមថយចុះតាមខួប ព្រោះ Zeff កើនឡើងខណៈអេឡិចត្រុងខាងក្រៅនៅក្នុងស្រទាប់តែមួយ ដូច្នេះវាត្រូវបានទាញកាន់តែជិត។ វាកើនឡើងចុះក្រោមតាមក្រុម ព្រោះខួបនីមួយៗបន្ថែមស្រទាប់មួយ ដាក់អេឡិចត្រុងខាងក្រៅឱ្យឆ្ងាយជាង ខណៈ Zeff ផ្លាស់ប្តូរតិចតួចប្រៀបធៀប។ អាតូមធំបំផុតនៅខាងឆ្វេងក្រោមនៃតារាង ហើយតូចបំផុតនៅខាងស្តាំលើ។

កាទីយ៉ុងតូចជាងអាតូមដើមរបស់វា៖ ការបាត់បង់អេឡិចត្រុងកាត់បន្ថយការច្រាន ហើយសម្រាប់កាទីយ៉ុងក្រុមសំខាន់ ជាធម្មតាវាធ្វើឱ្យស្រទាប់ខាងក្រៅទទេ។ អានីយ៉ុងធំជាងអាតូមដើមរបស់វា ព្រោះអេឡិចត្រុងដែលបន្ថែមបង្កើនការច្រាន ខណៈបន្ទុកនុយក្លេអ៊ែរនៅដដែល។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយទី 2។ តម្រៀប N³⁻, O²⁻, F⁻, Na⁺, Mg²⁺ និង Al³⁺ តាមកាំ។ រាប់អេឡិចត្រុងជាមុនសិន៖ 7 + 3, 8 + 2, 9 + 1, 11 − 1, 12 − 2 និង 13 − 3 ទាំងអស់ស្មើ 10 ដូច្នេះអ៊ីយ៉ុងគ្រប់មុខមានសណ្ឋាននេអុង 1s² 2s² 2p⁶។ ជាមួយចំនួនអេឡិចត្រុងដូចគ្នា ភាពខុសគ្នាតែមួយគត់គឺបន្ទុកនុយក្លេអ៊ែរ ដែលកើនពី 7 ដល់ 13។ ប្រូតុងកាន់តែច្រើនទាញពពកអេឡិចត្រុងដូចគ្នាឱ្យតឹងជាង ដូច្នេះលំដាប់គឺ N³⁻ > O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺ > Al³⁺។

ថាមពលអ៊ីយ៉ូដូទីមួយ និងករណីលើកលែងស្រទាប់រងរបស់វា

ថាមពលអ៊ីយ៉ូដូទីមួយគឺថាមពលដែលត្រូវការដើម្បីដកអេឡិចត្រុងដែលជាប់ស្រាលបំផុតចេញពីអាតូមឧស្ម័ន៖ X(g) → X⁺(g) + e⁻។ ជាទូទៅវាកើនឡើងតាមខួប នៅពេល Zeff កើន ហើយកាំរួម ហើយថយចុះចុះក្រោមតាមក្រុម។ NIST រាយបញ្ជីថាមពលអ៊ីយ៉ូដូជាអេឡិចត្រុងវ៉ុលក្នុងមួយអាតូម ការគុណនឹង 96.485 kJ/mol ក្នុងមួយ eV បម្លែងវាទៅជាឯកតាម៉ូល។

បម្លែងពី NIST Atomic Spectra Database តម្លៃខួប 2 គឺ Li 520.2, Be 899.5, B 800.6, C 1086.5, N 1402.3, O 1313.9, F 1681.0 និង Ne 2080.7 kJ/mol។ ពីរជំហានដើរខុសទិស។ ប៊ុយរ័រទាបជាងបេរីលីញ៉ូម ព្រោះអេឡិចត្រុងខាងក្រៅបំផុតរបស់វានៅក្នុង 2p ដែលមានថាមពលខ្ពស់ជាង ហើយត្រូវបានបាំងមួយផ្នែកដោយគូ 2s។ អុកស៊ីសែនទាបជាងអាសូត ព្រោះអេឡិចត្រុង 2p ទីបួនរបស់វាត្រូវផ្គូក្នុងអូប៊ីតាល់ដែលបានកាន់កាប់ ហើយការច្រានបន្ថែមធ្វើឱ្យវាងាយដកចេញ។

ការធ្លាក់ចុះពីរដូចគ្នាលេចឡើងក្នុងខួប 3៖ អាលុយមីញ៉ូម (577.5 kJ/mol) ទាបជាងម៉ាញេស្យូម (737.7 kJ/mol) ហើយស្ពាន់ធ័រ (999.6 kJ/mol) ទាបជាងផូស្វ័រ (1011.8 kJ/mol)។ លំនាំដដែលៗបង្ហាញថាវាកើតពីរចនាសម្ព័ន្ធស្រទាប់រង មិនមែនពីធាតុប្លែកតែមួយទេ។

ថាមពលអ៊ីយ៉ូដូបន្តបន្ទាប់ និងអេឡិចត្រុងវ៉ាឡង់

ថាមពលអ៊ីយ៉ូដូបន្តបន្ទាប់នីមួយៗធំជាងថាមពលមុន ព្រោះអេឡិចត្រុងនីមួយៗចាកចេញពីអ៊ីយ៉ុងដែលកាន់តែវិជ្ជមាន។ ទំហំនៃការលោតនីមួយៗគឺជាព័ត៌មានមានប្រយោជន៍។ ការកើនឡើងមធ្យមមានន័យថាអេឡិចត្រុងបន្ទាប់មកពីស្រទាប់វ៉ាឡង់តែមួយ ការលោតធំខ្លាំងមានន័យថាវាត្រូវមកពីស្នូល ដែលនៅជិតស្នូលអាតូមជាង និងត្រូវបានបាំងតិចជាងឆ្ងាយ។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយទី 3។ NIST ផ្តល់ថាមពលអ៊ីយ៉ូដូបីដំបូងរបស់ម៉ាញេស្យូមថា 7.646, 15.035 និង 80.144 eV។ បម្លែង៖ 7.646 eV × 96.485 kJ/(mol·eV) = 737.7 kJ/mol; 15.035 × 96.485 = 1450.7 kJ/mol; 80.144 × 96.485 = 7732.7 kJ/mol។ ផលធៀប IE₂/IE₁ គឺ 1450.7 / 737.7 = 1.97 ប៉ុន្តែ IE₃/IE₂ គឺ 7732.7 / 1450.7 = 5.33។ ការលោតធំបន្ទាប់ពីអេឡិចត្រុងទីពីរបង្ហាញថាម៉ាញេស្យូមមានអេឡិចត្រុងវ៉ាឡង់ពីរ [Ne] 3s² ហើយពន្យល់ហេតុអ្វីវាបង្កើត Mg²⁺ ប៉ុន្តែមិនមែន Mg³⁺ ក្នុងគីមីវិទ្យាធម្មតា។

សូដ្យូមបង្ហាញការលោតមុនមួយជំហាន។ ថាមពលអ៊ីយ៉ូដូទីពីររបស់វា 4562.4 kJ/mol គឺប្រហែល 9.2 ដងនៃទីមួយ 495.8 kJ/mol ព្រោះអេឡិចត្រុងទីពីរត្រូវមកពីស្នូល 2p។

ភាពស្រឡាញ់អេឡិចត្រុង និងអេឡិចត្រូអវិជ្ជមាន

ភាពស្រឡាញ់អេឡិចត្រុងពិពណ៌នាអំពីការផ្លាស់ប្តូរថាមពលនៅពេលអាតូមឧស្ម័នទទួលអេឡិចត្រុង៖ X(g) + e⁻ → X⁻(g)។ អនុសញ្ញាសញ្ញាខុសគ្នា។ សៀវភៅសិក្សាខ្លះ រួមទាំង OpenStax រាយការណ៍ការផ្លាស់ប្តូរថាមពល ដែលអវិជ្ជមាននៅពេលថាមពលត្រូវបានបញ្ចេញ ខ្លះទៀតរាយការណ៍ថាមពលដែលបានបញ្ចេញជាលេខវិជ្ជមាន។ ចូរពិនិត្យអនុសញ្ញាមុនប្រៀបធៀបតម្លៃ។ ក្រៅពីឧស្ម័នកម្រ អាតូមទៅខាងស្តាំនៃខួបបញ្ចេញថាមពលច្រើនបំផុត ព្រោះ Zeff ខ្ពស់របស់វាទាក់ទាញអេឡិចត្រុងដែលចូលមកយ៉ាងខ្លាំង។

ភាពស្រឡាញ់អេឡិចត្រុងមិនទៀងទាត់ដូចថាមពលអ៊ីយ៉ូដូទេ។ ក្លរបញ្ចេញថាមពលច្រើនជាងហ្វ្លុយអរ ប្រហែល 349 kJ/mol ធៀបនឹង 328 kJ/mol ផ្អែកលើតម្លៃ NIST Chemistry WebBook គឺ 3.613 និង 3.401 eV។ អេឡិចត្រុងដែលបន្ថែមក្នុងស្រទាប់រង 2p តូចរបស់ហ្វ្លុយអរជួបការច្រានខ្លាំងជាង។ បេរីលីញ៉ូម អាសូត និងឧស្ម័នកម្រមានទំនោរតិចតួច ឬគ្មានក្នុងការបង្កើតអានីយ៉ុងឧស្ម័នស្ថិតស្ថេរ ព្រោះអេឡិចត្រុងដែលបន្ថែមនឹងចូលស្រទាប់រងខ្ពស់ជាង ឬផ្គូក្នុងស្រទាប់រងពាក់កណ្តាលពេញ។

អេឡិចត្រូអវិជ្ជមានគឺសមត្ថភាពរបស់អាតូមក្នុងម៉ូលេគុលក្នុងការទាក់ទាញអេឡិចត្រុងនៃចំណង។ មិនដូចថាមពលអ៊ីយ៉ូដូទេ វាមិនត្រូវបានវាស់លើអាតូមដាច់ដោយឡែកទេ វាត្រូវបានទាញយកពីថាមពលចំណង ឬទិន្នន័យផ្សេងទៀត ហើយមាត្រដ្ឋានប៉ូលីងត្រូវបានប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយបំផុត។ ហ្វ្លុយអរខ្ពស់បំផុត ប្រហែល 4.0។ អេឡិចត្រូអវិជ្ជមានកើនឡើងតាមខួប និងថយចុះចុះក្រោមតាមក្រុម ដូច្នេះប៉ូលនៃចំណងធ្លាក់ពី H–F តាម H–Cl និង H–Br ទៅ H–I។

កំហុសទូទៅក្នុងការពន្យល់និន្នាការតាមខួប

សំណួរនិន្នាការជាធម្មតាត្រូវបានវិនិច្ឆ័យលើការពន្យល់ មិនមែនតែលំដាប់ប៉ុណ្ណោះទេ។

ការពន្យល់ពេញលេញដាក់ឈ្មោះការប្រៀបធៀប (ស្រទាប់តែមួយ ឬស្រទាប់ផ្សេង) ចែងអ្វីដែលកើតឡើងចំពោះ Zeff ឬចម្ងាយ ហើយភ្ជាប់ការផ្លាស់ប្តូរនោះទៅនឹងកម្លាំងលើអេឡិចត្រុងដែលកំពុងពិចារណា។

• និយាយថាអាតូមតូចជាង ព្រោះវាមានអេឡិចត្រុងច្រើនជាង។ តាមខួប អេឡិចត្រុងចូលស្រទាប់តែមួយ ទំហំធ្លាក់ចុះព្រោះ Zeff កើនឡើង។
• ពន្យល់និន្នាការតាមក្រុមដោយ «ស្រទាប់ច្រើនជាង» តែម្យ៉ាង ដោយមិនកត់សម្គាល់ថា Zeff ផ្លាស់ប្តូរតិចចុះក្រោមតាមក្រុម។
• ចាត់ទុកថាមពលអ៊ីយ៉ូដូថាកើនយ៉ាងតឹងរ៉ឹងតាមខួប។ ចូរពិនិត្យជំហានក្រុម 2 ទៅ 13 និងក្រុម 15 ទៅ 16។
• ប្រៀបធៀបអ៊ីយ៉ុងតាមបន្ទុកនុយក្លេអ៊ែរ ដោយមិនបានពិនិត្យជាមុនថាវាអ៊ីសូអេឡិចត្រូនិច។
• លាយអនុសញ្ញាសញ្ញាភាពស្រឡាញ់អេឡិចត្រុង ហើយសន្និដ្ឋានថាលេខអវិជ្ជមានជាងគឺភាពស្រឡាញ់តូចជាង។
• ប្រៀបធៀបកាំពីតារាងខុសគ្នា។ កាំកូវ៉ាឡង់ លោហៈ និងអ៊ីយ៉ុងត្រូវបានកំណត់ខុសគ្នា។
• ពន្យល់ដោយអ្វីដែលអាតូម «ចង់បាន»។ អាតូមគ្មានគោលដៅទេ ចូរពន្យល់ដោយកម្លាំងទាញ ចម្ងាយ និងការច្រាន។