ආවර්තිතා ප්‍රවණතා: ඵලදායී න්‍යෂ්ටික ආරෝපණය, ප්‍රමාණය සහ ශක්තිය

ඵලදායී න්‍යෂ්ටික ආරෝපණය සහ ආවරණය

පිටත ඉලෙක්ට්‍රෝනයකට සම්පූර්ණ න්‍යෂ්ටික ආරෝපණය Z දැනෙන්නේ නැත. න්‍යෂ්ටියට ආසන්න ඉලෙක්ට්‍රෝන එය අර්ධ වශයෙන් අවලංගු කරන අතර, ශුද්ධ ඇදීම ඵලදායී න්‍යෂ්ටික ආරෝපණයෙන් විස්තර වේ, Zeff = Z − S, මෙහි S යනු ආවරණ නියතයයි. පහත කවච වල ඇති හර ඉලෙක්ට්‍රෝන හොඳින් ආවරණය කරයි. එම කවචයේම ඉලෙක්ට්‍රෝන දුර්වල ලෙස ආවරණය කරයි, මන්ද සාමාන්‍යයෙන් ඒවා සලකා බලන ඉලෙක්ට්‍රෝනයට වඩා න්‍යෂ්ටියට ආසන්න නොවේ.

රළු ඇස්තමේන්තුවක් හර ඉලෙක්ට්‍රෝන පමණක් ගණන් කරයි. සෝඩියම් (Z = 11) සහ ක්ලෝරීන් (Z = 17) දෙකටම හර ඉලෙක්ට්‍රෝන 10ක් ඇති බැවින්, සෝඩියම් වල 3s ඉලෙක්ට්‍රෝනයට ආසන්න වශයෙන් +1 ද ක්ලෝරීන් වල 3p ඉලෙක්ට්‍රෝනවලට ආසන්න වශයෙන් +7 ද දැනේ. ස්ලේටර්ගේ රීති මෙය පිරිපහදු කරයි. ns හෝ np උපකවචයක ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් සඳහා, එම ns සහ np උපකවච වල ඇති අනෙක් සෑම ඉලෙක්ට්‍රෝනයක්ම S ට 0.35 ක් එකතු කරයි (1s තුළ 0.30), n − 1 කවචයේ සෑම ඉලෙක්ට්‍රෝනයක්ම 0.85 ක් එකතු කරයි, සහ ගැඹුරු කවච වල සෑම ඉලෙක්ට්‍රෝනයක්ම 1.00 ක් එකතු කරයි.

විසඳූ උදාහරණය 1. සෝඩියම් වල 3s ඉලෙක්ට්‍රෝනය සඳහා, S = 8(0.85) + 2(1.00) = 8.80, එබැවින් Zeff = 11 − 8.80 = 2.20. ක්ලෝරීන් වල 3p ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් සඳහා, S = 6(0.35) + 8(0.85) + 2(1.00) = 10.90, එබැවින් Zeff = 17 − 10.90 = 6.10. 3 ආවර්තය හරහා, එකතු කළ සෑම ප්‍රෝටෝනයක්ම එකතු කළ එම කවචයේම ඉලෙක්ට්‍රෝනයෙන් අර්ධ වශයෙන් පමණක් සමතුලනය වන බැවින්, n 3 ලෙස පවතිද්දී Zeff වමේ සිට දකුණට ඉහළ යයි.

පරමාණුක අරය සහ සම-ඉලෙක්ට්‍රෝනික අයන

ආවර්තයක් හරහා පරමාණුක අරය අඩු වන්නේ Zeff වැඩි වන අතර පිටත ඉලෙක්ට්‍රෝන එකම කවචයේ පවතින බැවින් ඒවා වඩා ළං වී ඇදෙන නිසාය. කාණ්ඩයක් පහළට එය වැඩි වන්නේ සෑම ආවර්තයක්ම කවචයක් එකතු කර පිටත ඉලෙක්ට්‍රෝන වඩා ඈතට තබන අතර Zeff සාපේක්ෂව සුළුවෙන් වෙනස් වන නිසාය. විශාලතම පරමාණු වගුවේ පහළ වමේද කුඩාම පරමාණු ඉහළ දකුණේද පිහිටයි.

කැටායනයක් එහි මව් පරමාණුවට වඩා කුඩාය: ඉලෙක්ට්‍රෝන අහිමි වීමෙන් විකර්ෂණය අඩු වන අතර, ප්‍රධාන-කාණ්ඩ කැටායන සඳහා එය සාමාන්‍යයෙන් පිටත කවචය හිස් කරයි. ඇනායනයක් එහි මව් පරමාණුවට වඩා විශාලය, මන්ද එකතු කළ ඉලෙක්ට්‍රෝනය විකර්ෂණය වැඩි කරන අතර න්‍යෂ්ටික ආරෝපණය එලෙසම පවතී.

විසඳූ උදාහරණය 2. N³⁻, O²⁻, F⁻, Na⁺, Mg²⁺ සහ Al³⁺ අරය අනුව පිළිවෙළට තබන්න. පළමුව ඉලෙක්ට්‍රෝන ගණන් කරන්න: 7 + 3, 8 + 2, 9 + 1, 11 − 1, 12 − 2 සහ 13 − 3 සියල්ලම 10 ට සමාන වේ, එබැවින් සෑම අයනයකටම නියෝන් වින්‍යාසය 1s² 2s² 2p⁶ ඇත. ඉලෙක්ට්‍රෝන ගණන සර්වසම වන විට, එකම වෙනස න්‍යෂ්ටික ආරෝපණයයි, එය 7 සිට 13 දක්වා ඉහළ යයි. වැඩි ප්‍රෝටෝන එකම ඉලෙක්ට්‍රෝන වලාව තවත් තදින් ඇද ගන්නා බැවින් අනුපිළිවෙල N³⁻ > O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺ > Al³⁺ වේ.

පළමු අයනීකරණ ශක්තිය සහ එහි උපකවච ව්‍යතිරේක

පළමු අයනීකරණ ශක්තිය යනු වායුමය පරමාණුවකින් වඩාත්ම ලිහිල්ව රඳවා ගත් ඉලෙක්ට්‍රෝනය ඉවත් කිරීමට අවශ්‍ය ශක්තියයි: X(g) → X⁺(g) + e⁻. Zeff ඉහළ ගොස් අරය හැකිලෙන විට එය සාමාන්‍යයෙන් ආවර්තයක් හරහා වැඩි වන අතර, කාණ්ඩයක් පහළට අඩු වේ. NIST අයනීකරණ ශක්ති පරමාණුවකට ඉලෙක්ට්‍රෝන වෝල්ට් වලින් ලැයිස්තුගත කරයි; eV එකකට 96.485 kJ/mol න් ගුණ කිරීමෙන් ඒවා මවුලික ඒකක බවට පරිවර්තනය වේ.

NIST පරමාණුක වර්ණාවලි දත්ත සමුදායෙන් පරිවර්තනය කළ විට, 2 ආවර්තයේ අගයන් Li 520.2, Be 899.5, B 800.6, C 1086.5, N 1402.3, O 1313.9, F 1681.0 සහ Ne 2080.7 kJ/mol වේ. පියවර දෙකක් වැරදි දිශාවට යයි. බෝරෝන් බෙරිලියම් වලට වඩා පහළ ය, මන්ද එහි පිටතම ඉලෙක්ට්‍රෝනය 2p හි ඇති අතර එය ශක්තියෙන් ඉහළ වන අතර 2s යුගලයෙන් අර්ධ වශයෙන් ආවරණය වේ. ඔක්සිජන් නයිට්‍රජන් වලට වඩා පහළ ය, මන්ද එහි සිව්වන 2p ඉලෙක්ට්‍රෝනය අල්ලා ගත් ඕර්බිටලයක යුගල විය යුතු අතර අමතර විකර්ෂණය එය ඉවත් කිරීම පහසු කරයි.

3 ආවර්තයේද එම පහත වැටීම් දෙකම දිස්වේ: ඇලුමිනියම් (577.5 kJ/mol) මැග්නීසියම් (737.7 kJ/mol) වලට වඩා පහළ ය, සහ සල්ෆර් (999.6 kJ/mol) පොස්පරස් (1011.8 kJ/mol) වලට වඩා පහළ ය. පුනරාවර්තන රටාව පෙන්වන්නේ එය තනි අමුතු මූලද්‍රව්‍යයකින් නොව උපකවච ව්‍යුහයෙන් පැමිණෙන බවයි.

අනුක්‍රමික අයනීකරණ ශක්ති සහ සංයුජතා ඉලෙක්ට්‍රෝන

සෑම ඉලෙක්ට්‍රෝනයක්ම ක්‍රමයෙන් වඩා ධන අයනයකින් ඉවත් වන බැවින් සෑම අනුක්‍රමික අයනීකරණ ශක්තියක්ම කලින් එකට වඩා විශාලය. සෑම පිම්මකම ප්‍රමාණය ප්‍රයෝජනවත් තොරතුරයි. මධ්‍යස්ථ වැඩිවීමක් යනු ඊළඟ ඉලෙක්ට්‍රෝනය එකම සංයුජතා කවචයෙන් පැමිණෙන බවයි; ඉතා විශාල පිම්මක් යනු එය න්‍යෂ්ටියට ආසන්න සහ බෙහෙවින් අඩුවෙන් ආවරණය වූ හරයෙන් පැමිණිය යුතු බවයි.

විසඳූ උදාහරණය 3. NIST මැග්නීසියම් වල පළමු අයනීකරණ ශක්ති තුන 7.646, 15.035 සහ 80.144 eV ලෙස දෙයි. පරිවර්තනය: 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. IE₂/IE₁ අනුපාතය 1450.7 / 737.7 = 1.97 වේ, නමුත් IE₃/IE₂ යනු 7732.7 / 1450.7 = 5.33 වේ. දෙවන ඉලෙක්ට්‍රෝනයෙන් පසු විශාල පිම්ම පෙන්වන්නේ මැග්නීසියම් වල සංයුජතා ඉලෙක්ට්‍රෝන දෙකක් ඇති බව, [Ne] 3s², සහ සාමාන්‍ය රසායන විද්‍යාවේදී එය Mg²⁺ සාදන නමුත් Mg³⁺ නොසාදන්නේ ඇයිද යන්නයි.

සෝඩියම් පිම්ම එක් පියවරක් කලින් පෙන්වයි. එහි දෙවන අයනීකරණ ශක්තිය, 4562.4 kJ/mol, එහි පළමුවැන්න, 495.8 kJ/mol, මෙන් 9.2 ගුණයක් පමණ වේ, මන්ද දෙවන ඉලෙක්ට්‍රෝනය 2p හරයෙන් පැමිණිය යුතුය.

ඉලෙක්ට්‍රෝන ස්නේහය සහ විද්‍යුත් සෘණතාව

ඉලෙක්ට්‍රෝන ස්නේහය විස්තර කරන්නේ වායුමය පරමාණුවක් ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් ලබා ගන්නා විට ශක්ති වෙනසයි: X(g) + e⁻ → X⁻(g). ලකුණු සම්මුති වෙනස් වේ. OpenStax ඇතුළු සමහර පෙළපොත් ශක්ති වෙනස වාර්තා කරන අතර, ශක්තිය මුදා හරින විට එය ඍණ වේ; අනෙක් ඒවා මුදා හළ ශක්තිය ධන සංඛ්‍යාවක් ලෙස වාර්තා කරයි. අගයන් සැසඳීමට පෙර සම්මුතිය පරීක්ෂා කරන්න. උච්ච වායු හැර, ආවර්තයක දකුණට වන පරමාණු වැඩිම ශක්තියක් මුදා හරියි, මන්ද ඒවායේ ඉහළ Zeff පැමිණෙන ඉලෙක්ට්‍රෝනය තදින් ආකර්ෂණය කරයි.

ඉලෙක්ට්‍රෝන ස්නේහය අයනීකරණ ශක්තියට වඩා අඩු නිත්‍යතාවක් ඇත. 3.613 සහ 3.401 eV යන NIST Chemistry WebBook අගයන් මත පදනම්ව, ක්ලෝරීන් ෆ්ලෝරීන් වලට වඩා වැඩි ශක්තියක් මුදා හරියි, 328 kJ/mol හා සසඳන විට 349 kJ/mol පමණ. ෆ්ලෝරීන් වල සංයුක්ත 2p උපකවචයේ එකතු කළ ඉලෙක්ට්‍රෝනය ශක්තිමත් විකර්ෂණයකට මුහුණ දේ. බෙරිලියම්, නයිට්‍රජන් සහ උච්ච වායුවලට ස්ථායී වායුමය ඇනායන සෑදීමේ නැඹුරුව ඉතා අඩුය හෝ නැත, මන්ද එකතු කළ ඉලෙක්ට්‍රෝනය ඉහළ උපකවචයකට ඇතුළු වේ හෝ අර්ධ-පිරුණු එකක යුගල වේ.

විද්‍යුත් සෘණතාව යනු අණුවක පරමාණුවකට බන්ධනයක ඉලෙක්ට්‍රෝන ආකර්ෂණය කිරීමට ඇති හැකියාවයි. අයනීකරණ ශක්තිය මෙන් නොව, එය මනින්නේ හුදකලා පරමාණුවක් මත නොවේ; එය බන්ධන ශක්ති හෝ වෙනත් දත්ත වලින් ව්‍යුත්පන්න කෙරෙන අතර, පෝලිං පරිමාණය වඩාත් බහුලව භාවිත වේ. ෆ්ලෝරීන් 4.0 පමණින් ඉහළම අගය ගනී. විද්‍යුත් සෘණතාව ආවර්තයක් හරහා වැඩි වන අතර කාණ්ඩයක් පහළට අඩු වන බැවින්, H–F සිට H–Cl සහ H–Br හරහා H–I දක්වා බන්ධන ධ්‍රැවීයතාව අඩු වේ.

ආවර්තිතා ප්‍රවණතා පැහැදිලි කිරීමේ පොදු වැරදි

ප්‍රවණතා ප්‍රශ්න සාමාන්‍යයෙන් විනිශ්චය කරන්නේ අනුපිළිවෙල පමණක් නොව පැහැදිලි කිරීමෙනි.

සම්පූර්ණ පැහැදිලි කිරීමක් සැසඳීමට නම් කරයි (එකම කවචය හෝ වෙනස් කවචයක්), Zeff හෝ දුර සිදුවන දේ ප්‍රකාශ කරයි, සහ එම වෙනස සලකන ඉලෙක්ට්‍රෝනය මත ඇති බලයට සම්බන්ධ කරයි.

• පරමාණුවක ඉලෙක්ට්‍රෝන වැඩි බැවින් එය කුඩා යැයි පැවසීම. ආවර්තයක් හරහා ඉලෙක්ට්‍රෝන එකම කවචයට ඇතුළු වේ; ප්‍රමාණය අඩු වන්නේ Zeff ඉහළ යන නිසාය.
• කාණ්ඩයක් පහළට Zeff සුළුවෙන් වෙනස් වන බව සඳහන් නොකර, 'වැඩි කවච' පමණක් සමඟ කාණ්ඩ ප්‍රවණතාවක් පැහැදිලි කිරීම.
• ආවර්තයක් හරහා අයනීකරණ ශක්තිය දැඩි ලෙස වැඩි වන බව සැලකීම. 2 සිට 13 කාණ්ඩ සහ 15 සිට 16 කාණ්ඩ පියවර පරීක්ෂා කරන්න.
• අයන සම-ඉලෙක්ට්‍රෝනික දැයි මුලින් පරීක්ෂා නොකර න්‍යෂ්ටික ආරෝපණය අනුව සැසඳීම.
• ඉලෙක්ට්‍රෝන ස්නේහ ලකුණු සම්මුති මිශ්‍ර කර, වඩා ඍණ සංඛ්‍යාව කුඩා ස්නේහයක් යැයි නිගමනය කිරීම.
• විවිධ වගු වලින් අරය සැසඳීම. සහසංයුජ, ලෝහමය සහ අයනික අරය වෙනස් ලෙස අර්ථ දැක්වේ.
• පරමාණුවක් 'අපේක්ෂා කරන' දෙයින් පැහැදිලි කිරීම. පරමාණුවලට ඉලක්ක නැත; ආකර්ෂණය, දුර සහ විකර්ෂණය යොදා පැහැදිලි කරන්න.