ແນວໂນ້ມຕາມຕາຕະລາງທາດ: ປະຈຸນິວເຄລຍປະສິດທິຜົນ, ຂະໜາດ ແລະ ພະລັງງານ

ປະຈຸນິວເຄລຍປະສິດທິຜົນ ແລະ ການບັງ

ເອເລັກຕຣອນຊັ້ນນອກບໍ່ຮູ້ສຶກເຖິງປະຈຸນິວເຄລຍເຕັມ Z. ເອເລັກຕຣອນທີ່ໃກ້ນິວເຄລຍກວ່າຕັດມັນບາງສ່ວນ, ແລະ ແຮງດຶງສຸດທິອະທິບາຍດ້ວຍປະຈຸນິວເຄລຍປະສິດທິຜົນ, Zeff = Z − S, ເຊິ່ງ S ແມ່ນຄ່າຄົງທີ່ຂອງການບັງ. ເອເລັກຕຣອນແກນກາງ, ໃນຊັ້ນພະລັງງານຕ່ຳກວ່າ, ບັງໄດ້ດີ. ເອເລັກຕຣອນໃນຊັ້ນພະລັງງານດຽວກັນບັງບໍ່ດີ, ເພາະໂດຍສະເລ່ຍພວກມັນບໍ່ໄດ້ຢູ່ໃກ້ນິວເຄລຍກວ່າເອເລັກຕຣອນທີ່ກຳລັງພິຈາລະນາ.

ການປະມານຢ່າງຫຍາບນັບສະເພາະເອເລັກຕຣອນແກນກາງ. ໂຊດຽມ (Z = 11) ແລະ ຄລໍຣີນ (Z = 17) ທັງສອງມີເອເລັກຕຣອນແກນກາງ 10 ໂຕ, ສະນັ້ນເອເລັກຕຣອນ 3s ຂອງໂຊດຽມຮູ້ສຶກປະມານ +1 ແລະ ເອເລັກຕຣອນ 3p ຂອງຄລໍຣີນປະມານ +7. ກົດຂອງສະເລເຕີປັບປຸງຄ່ານີ້ໃຫ້ລະອຽດຂຶ້ນ. ສຳລັບເອເລັກຕຣອນໃນຊັ້ນຍ່ອຍ ns ຫຼື np, ເອເລັກຕຣອນອື່ນແຕ່ລະໂຕໃນຊັ້ນຍ່ອຍ ns ແລະ np ດຽວກັນເພີ່ມ 0.35 ໃຫ້ S (0.30 ພາຍໃນ 1s), ແຕ່ລະໂຕໃນຊັ້ນພະລັງງານ n − 1 ເພີ່ມ 0.85, ແລະ ແຕ່ລະໂຕໃນຊັ້ນພະລັງງານທີ່ເລິກກວ່າເພີ່ມ 1.00.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ 1. ສຳລັບເອເລັກຕຣອນ 3s ຂອງໂຊດຽມ, S = 8(0.85) + 2(1.00) = 8.80, ສະນັ້ນ Zeff = 11 − 8.80 = 2.20. ສຳລັບເອເລັກຕຣອນ 3p ໂຕໜຶ່ງຂອງຄລໍຣີນ, S = 6(0.35) + 8(0.85) + 2(1.00) = 10.90, ສະນັ້ນ Zeff = 17 − 10.90 = 6.10. ຕະຫຼອດຄາບ 3, ໂປຣຕອນທີ່ເພີ່ມແຕ່ລະໂຕຖືກຊົດເຊີຍພຽງບາງສ່ວນດ້ວຍເອເລັກຕຣອນໃນຊັ້ນດຽວກັນທີ່ເພີ່ມ, ສະນັ້ນ Zeff ເພີ່ມຈາກຊ້າຍໄປຂວາ ໃນຂະນະທີ່ n ຄົງຢູ່ທີ 3.

ລັດສະໝີອະຕອມ ແລະ ໄອອອນໄອໂຊເອເລັກຕຣອນິກ

ລັດສະໝີອະຕອມຫຼຸດລົງຕະຫຼອດຄາບເພາະ Zeff ເພີ່ມຂຶ້ນໃນຂະນະທີ່ເອເລັກຕຣອນຊັ້ນນອກຢູ່ໃນຊັ້ນດຽວກັນ, ສະນັ້ນພວກມັນຖືກດຶງເຂົ້າໃກ້ຂຶ້ນ. ມັນເພີ່ມຂຶ້ນລົງໄປຕາມໝູ່ເພາະແຕ່ລະຄາບເພີ່ມຊັ້ນພະລັງງານ, ວາງເອເລັກຕຣອນຊັ້ນນອກໄກອອກໄປ, ໃນຂະນະທີ່ Zeff ປ່ຽນແປງຄ່ອນຂ້າງໜ້ອຍ. ອະຕອມທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດຢູ່ລຸ່ມຊ້າຍຂອງຕາຕະລາງ ແລະ ນ້ອຍທີ່ສຸດຢູ່ເທິງຂວາ.

ແຄດໄອອອນນ້ອຍກວ່າອະຕອມຕົ້ນກຳເນີດຂອງມັນ: ການສູນເສຍເອເລັກຕຣອນຫຼຸດການຜັກດັນກັນ, ແລະ ສຳລັບແຄດໄອອອນຂອງໝູ່ຫຼັກ ມັນມັກເຮັດໃຫ້ຊັ້ນນອກຫວ່າງເປົ່າ. ແອນໄອອອນໃຫຍ່ກວ່າອະຕອມຕົ້ນກຳເນີດຂອງມັນ, ເພາະເອເລັກຕຣອນທີ່ເພີ່ມເຮັດໃຫ້ການຜັກດັນກັນເພີ່ມຂຶ້ນໃນຂະນະທີ່ປະຈຸນິວເຄລຍຄົງເດີມ.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ 2. ຈັດລຳດັບ N³⁻, O²⁻, F⁻, Na⁺, Mg²⁺ ແລະ Al³⁺ ຕາມລັດສະໝີ. ນັບເອເລັກຕຣອນກ່ອນ: 7 + 3, 8 + 2, 9 + 1, 11 − 1, 12 − 2 ແລະ 13 − 3 ລ້ວນເທົ່າກັບ 10, ສະນັ້ນທຸກໄອອອນມີການຈັດລຽງຂອງນີອອນ 1s² 2s² 2p⁶. ເມື່ອຈຳນວນເອເລັກຕຣອນເທົ່າກັນ, ຄວາມແຕກຕ່າງດຽວແມ່ນປະຈຸນິວເຄລຍ, ເຊິ່ງເພີ່ມຈາກ 7 ເປັນ 13. ໂປຣຕອນຫຼາຍຂຶ້ນດຶງກຸ່ມເມກເອເລັກຕຣອນດຽວກັນໃຫ້ແໜ້ນຂຶ້ນ, ສະນັ້ນລຳດັບແມ່ນ N³⁻ > O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺ > Al³⁺.

ພະລັງງານໄອອອນໄນເຊຊັນຄັ້ງທຳອິດ ແລະ ຂໍ້ຍົກເວັ້ນຂອງຊັ້ນຍ່ອຍ

ພະລັງງານໄອອອນໄນເຊຊັນຄັ້ງທຳອິດແມ່ນພະລັງງານທີ່ຕ້ອງການເພື່ອເອົາເອເລັກຕຣອນທີ່ຖືກຍຶດຢ່າງຫຼວມທີ່ສຸດອອກຈາກອະຕອມແກັສ: X(g) → X⁺(g) + e⁻. ໂດຍທົ່ວໄປມັນເພີ່ມຂຶ້ນຕະຫຼອດຄາບ, ເມື່ອ Zeff ເພີ່ມ ແລະ ລັດສະໝີຫຼຸດ, ແລະ ຫຼຸດລົງຕາມໝູ່. NIST ລະບຸພະລັງງານໄອອອນໄນເຊຊັນເປັນເອເລັກຕຣອນໂວນຕໍ່ອະຕອມ; ຄູນດ້ວຍ 96.485 kJ/mol ຕໍ່ eV ເພື່ອປ່ຽນເປັນຫົວໜ່ວຍໂມລາ.

ປ່ຽນຈາກ NIST Atomic Spectra Database, ຄ່າຄາບ 2 ແມ່ນ Li 520.2, Be 899.5, B 800.6, C 1086.5, N 1402.3, O 1313.9, F 1681.0 ແລະ Ne 2080.7 kJ/mol. ສອງຂັ້ນໄປຜິດທິດ. ໂບຣອນຕ່ຳກວ່າເບຣີລຽມເພາະເອເລັກຕຣອນຊັ້ນນອກສຸດຂອງມັນຢູ່ໃນ 2p, ເຊິ່ງມີພະລັງງານສູງກວ່າ ແລະ ຖືກຄູ່ 2s ບັງບາງສ່ວນ. ອົກຊິເຈນຕ່ຳກວ່າໄນໂຕຣເຈນເພາະເອເລັກຕຣອນ 2p ໂຕທີສີ່ຂອງມັນຕ້ອງຈັບຄູ່ໃນອໍບີຕອນທີ່ມີເອເລັກຕຣອນແລ້ວ, ແລະ ການຜັກດັນກັນເພີ່ມເຮັດໃຫ້ເອົາອອກງ່າຍຂຶ້ນ.

ສອງການຕົກລົງດຽວກັນປາກົດໃນຄາບ 3: ອະລູມິນຽມ (577.5 kJ/mol) ຕ່ຳກວ່າແມກນີຊຽມ (737.7 kJ/mol), ແລະ ກຳມະຖັນ (999.6 kJ/mol) ຕ່ຳກວ່າຟອສຟໍຣັສ (1011.8 kJ/mol). ແບບແຜນທີ່ຊ້ຳກັນສະແດງວ່າມັນມາຈາກໂຄງສ້າງຊັ້ນຍ່ອຍ, ບໍ່ແມ່ນຈາກທາດແປກໆອັນດຽວ.

ພະລັງງານໄອອອນໄນເຊຊັນຕໍ່ເນື່ອງ ແລະ ເອເລັກຕຣອນວາເລນຊ໌

ພະລັງງານໄອອອນໄນເຊຊັນຕໍ່ເນື່ອງແຕ່ລະຄັ້ງໃຫຍ່ກວ່າຄັ້ງກ່ອນ, ເພາະທຸກເອເລັກຕຣອນອອກຈາກໄອອອນທີ່ເປັນບວກຫຼາຍຂຶ້ນເລື້ອຍໆ. ຂະໜາດຂອງແຕ່ລະການກະໂດດຄືຂໍ້ມູນທີ່ມີປະໂຫຍດ. ການເພີ່ມປານກາງໝາຍຄວາມວ່າເອເລັກຕຣອນໂຕຕໍ່ໄປມາຈາກຊັ້ນວາເລນຊ໌ດຽວກັນ; ການກະໂດດທີ່ໃຫຍ່ຫຼາຍໝາຍຄວາມວ່າມັນຕ້ອງມາຈາກແກນກາງ, ເຊິ່ງໃກ້ນິວເຄລຍກວ່າ ແລະ ຖືກບັງໜ້ອຍກວ່າຫຼາຍ.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ 3. NIST ໃຫ້ພະລັງງານໄອອອນໄນເຊຊັນສາມຄັ້ງທຳອິດຂອງແມກນີຊຽມເປັນ 7.646, 15.035 ແລະ 80.144 eV. ປ່ຽນ: 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. ອັດຕາສ່ວນ IE₂/IE₁ ແມ່ນ 1450.7 / 737.7 = 1.97, ແຕ່ IE₃/IE₂ ແມ່ນ 7732.7 / 1450.7 = 5.33. ການກະໂດດໃຫຍ່ຫຼັງເອເລັກຕຣອນໂຕທີສອງສະແດງວ່າແມກນີຊຽມມີເອເລັກຕຣອນວາເລນຊ໌ສອງໂຕ, [Ne] 3s², ແລະ ອະທິບາຍວ່າເປັນຫຍັງມັນສ້າງ Mg²⁺ ແຕ່ບໍ່ສ້າງ Mg³⁺ ໃນເຄມີທົ່ວໄປ.

ໂຊດຽມສະແດງການກະໂດດນັ້ນກ່ອນໜຶ່ງຂັ້ນ. ພະລັງງານໄອອອນໄນເຊຊັນຄັ້ງທີສອງຂອງມັນ, 4562.4 kJ/mol, ເປັນປະມານ 9.2 ເທົ່າຂອງຄັ້ງທຳອິດ, 495.8 kJ/mol, ເພາະເອເລັກຕຣອນໂຕທີສອງຕ້ອງມາຈາກແກນກາງ 2p.

ສັກກະຍະພາບຮັບເອເລັກຕຣອນ ແລະ ຄ່າເອເລັກໂຕຣເນກາຕີບ

ສັກກະຍະພາບຮັບເອເລັກຕຣອນອະທິບາຍການປ່ຽນແປງພະລັງງານເມື່ອອະຕອມແກັສຮັບເອເລັກຕຣອນ: X(g) + e⁻ → X⁻(g). ຂໍ້ຕົກລົງກ່ຽວກັບເຄື່ອງໝາຍແຕກຕ່າງກັນ. ບາງຕຳລາ, ລວມທັງ OpenStax, ລາຍງານການປ່ຽນແປງພະລັງງານ, ເຊິ່ງເປັນລົບເມື່ອປ່ອຍພະລັງງານ; ອັນອື່ນລາຍງານພະລັງງານທີ່ປ່ອຍເປັນຕົວເລກບວກ. ໃຫ້ກວດຂໍ້ຕົກລົງກ່ອນປຽບທຽບຄ່າ. ຍົກເວັ້ນແກັສເຉື່ອຍ, ອະຕອມທາງດ້ານຂວາຂອງຄາບປ່ອຍພະລັງງານຫຼາຍທີ່ສຸດ, ເພາະ Zeff ສູງຂອງມັນດຶງເອເລັກຕຣອນທີ່ເຂົ້າມາຢ່າງແຮງ.

ສັກກະຍະພາບຮັບເອເລັກຕຣອນເປັນລະບຽບໜ້ອຍກວ່າພະລັງງານໄອອອນໄນເຊຊັນ. ຄລໍຣີນປ່ອຍພະລັງງານຫຼາຍກວ່າຟລູອໍຣີນ, ປະມານ 349 kJ/mol ທຽບກັບ 328 kJ/mol, ອີງຕາມຄ່າ NIST Chemistry WebBook ຄື 3.613 ແລະ 3.401 eV. ເອເລັກຕຣອນທີ່ເພີ່ມໃນຊັ້ນຍ່ອຍ 2p ທີ່ແໜ້ນຂອງຟລູອໍຣີນພົບກັບການຜັກດັນທີ່ແຮງກວ່າ. ເບຣີລຽມ, ໄນໂຕຣເຈນ ແລະ ແກັສເຉື່ອຍມີແນວໂນ້ມນ້ອຍຫຼືບໍ່ມີເລີຍທີ່ຈະສ້າງແອນໄອອອນແກັສທີ່ຄົງຕົວ, ເພາະເອເລັກຕຣອນທີ່ເພີ່ມຈະເຂົ້າຊັ້ນຍ່ອຍທີ່ສູງກວ່າ ຫຼື ຈັບຄູ່ໃນຊັ້ນທີ່ເຕັມເຄິ່ງ.

ຄ່າເອເລັກໂຕຣເນກາຕີບແມ່ນຄວາມສາມາດຂອງອະຕອມໃນໂມເລກຸນໃນການດຶງເອເລັກຕຣອນຂອງພັນທະ. ບໍ່ຄືພະລັງງານໄອອອນໄນເຊຊັນ, ມັນບໍ່ໄດ້ວັດກັບອະຕອມທີ່ແຍກອອກ; ມັນໄດ້ມາຈາກພະລັງງານພັນທະ ຫຼື ຂໍ້ມູນອື່ນ, ແລະ ສະເກນຂອງພາວລິງເປັນສະເກນທີ່ໃຊ້ກວ້າງຂວາງທີ່ສຸດ. ຟລູອໍຣີນສູງທີ່ສຸດ, ປະມານ 4.0. ຄ່າເອເລັກໂຕຣເນກາຕີບເພີ່ມຂຶ້ນຕະຫຼອດຄາບ ແລະ ຫຼຸດລົງຕາມໝູ່, ສະນັ້ນຄວາມມີຂົ້ວຂອງພັນທະຫຼຸດລົງຈາກ H–F ຜ່ານ H–Cl ແລະ H–Br ໄປຫາ H–I.

ຂໍ້ຜິດພາດທົ່ວໄປໃນການອະທິບາຍແນວໂນ້ມຕາມຕາຕະລາງທາດ

ຄຳຖາມກ່ຽວກັບແນວໂນ້ມມັກຖືກຕັດສິນຈາກຄຳອະທິບາຍ, ບໍ່ແມ່ນແຕ່ລຳດັບ.

ຄຳອະທິບາຍທີ່ສົມບູນຕັ້ງຊື່ການປຽບທຽບ (ຊັ້ນພະລັງງານດຽວກັນ ຫຼື ຕ່າງຊັ້ນ), ບອກວ່າເກີດຫຍັງຂຶ້ນກັບ Zeff ຫຼື ໄລຍະທາງ, ແລະ ເຊື່ອມການປ່ຽນແປງນັ້ນກັບແຮງທີ່ກະທຳຕໍ່ເອເລັກຕຣອນທີ່ກຳລັງພິຈາລະນາ.

• ເວົ້າວ່າອະຕອມນ້ອຍກວ່າເພາະມັນມີເອເລັກຕຣອນຫຼາຍກວ່າ. ຕະຫຼອດຄາບ, ເອເລັກຕຣອນເຂົ້າຊັ້ນພະລັງງານດຽວກັນ; ຂະໜາດຫຼຸດເພາະ Zeff ເພີ່ມຂຶ້ນ.
• ອະທິບາຍແນວໂນ້ມຕາມໝູ່ດ້ວຍ 'ຊັ້ນພະລັງງານຫຼາຍຂຶ້ນ' ພຽງຢ່າງດຽວ, ໂດຍບໍ່ໄດ້ສັງເກດວ່າ Zeff ປ່ຽນໜ້ອຍລົງໄປຕາມໝູ່.
• ຖືວ່າພະລັງງານໄອອອນໄນເຊຊັນເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງເຄັ່ງຄັດຕະຫຼອດຄາບ. ໃຫ້ກວດຂັ້ນຈາກໝູ່ 2 ໄປ 13 ແລະ ໝູ່ 15 ໄປ 16.
• ປຽບທຽບໄອອອນດ້ວຍປະຈຸນິວເຄລຍໂດຍບໍ່ກວດກ່ອນວ່າມັນເປັນໄອໂຊເອເລັກຕຣອນິກ.
• ປົນຂໍ້ຕົກລົງເຄື່ອງໝາຍຂອງສັກກະຍະພາບຮັບເອເລັກຕຣອນ ແລ້ວສະຫຼຸບວ່າຕົວເລກລົບຫຼາຍກວ່າແມ່ນສັກກະຍະພາບນ້ອຍກວ່າ.
• ປຽບທຽບລັດສະໝີຈາກຕາຕະລາງຕ່າງກັນ. ລັດສະໝີໂຄວາເລນ, ໂລຫະ ແລະ ໄອອອນນິຍາມຕ່າງກັນ.
• ອະທິບາຍດ້ວຍສິ່ງທີ່ອະຕອມ 'ຢາກ'. ອະຕອມບໍ່ມີເປົ້າໝາຍ; ໃຫ້ອະທິບາຍດ້ວຍແຮງດຶງດູດ, ໄລຍະທາງ ແລະ ການຜັກດັນກັນ.