Isbeddellada xilliyeed: dallacaadda nukliyeerka wax-ku-oolka ah, cabbirka iyo tamarta

Dallacaadda nukliyeerka wax-ku-oolka ah iyo daboolka

Elektaroon dibadda ah dareemi maayo dallacaadda nukliyeerka oo dhan Z. Elektaroonnada nukliyeerka ku dhow waxay qayb ahaan baabi'iyaan, jiidashada saafiga ahna waxaa lagu qeexaa dallacaadda nukliyeerka wax-ku-oolka ah, Zeff = Z − S, halkaas oo S ay tahay joogtada daboolka. Elektaroonnada udub-dhexaadka ah, ee qolofyada hoose, si fiican ayay u daboolaan. Elektaroonnada isla qolof ku jira si liita ayay u daboolaan, sababtoo ah celcelis ahaan nukliyeerka ka dhow ma aha elektaroonka la hadlayo.

Qiyaas qallafsan waxay tiriyaa elektaroonnada udub-dhexaadka oo keliya. Sodium (Z = 11) iyo chlorine (Z = 17) labaduba waxay leeyihiin 10 elektaroon oo udub-dhexaad ah, sidaa darteed elektaroonka 3s ee sodium wuxuu dareemaa qiyaastii +1, elektaroonnada 3p ee chlorine-na qiyaastii +7. Xeerarka Slater ayaa tan hagaajiya. Elektaroon ku jira hoos-qolof ns ama np, elektaroon kasta oo kale oo isla hoos-qolofyada ns iyo np ah wuxuu S ku daraa 0.35 (0.30 gudaha 1s), elektaroon kasta oo qolofka n − 1 ah wuxuu ku daraa 0.85, elektaroon kasta oo qolofyo ka hooseeya ahna wuxuu ku daraa 1.00.

Tusaalaha la xaliyey 1. Elektaroonka 3s ee sodium, S = 8(0.85) + 2(1.00) = 8.80, sidaa darteed Zeff = 11 − 8.80 = 2.20. Hal ka mid ah elektaroonnada 3p ee chlorine, S = 6(0.35) + 8(0.85) + 2(1.00) = 10.90, sidaa darteed Zeff = 17 − 10.90 = 6.10. Xilliga 3 oo dhan, borotoon kasta oo lagu daro waxaa qayb ahaan dheelitira elektaroonka isla qolofka lagu daray, sidaa darteed Zeff wuu kordhaa bidix ilaa midig halka n ay u sii hadhayso 3.

Radius-ka atamka iyo ayoonnada isoelektaroonik ah

Radius-ka atamku wuu yaraadaa xilli oo dhan sababtoo ah Zeff wuu kordhaa halka elektaroonnada dibadda ay isla qolof ku jiraan, sidaa darteed way sii dhow tagaan. Wuu kordhaa kooxda hoos u socota sababtoo ah xilli kastaa wuxuu ku daraa qolof, isagoo elektaroonnada dibadda dhigaya meel fog, halka Zeff uu isbeddelayo si yar. Atamyada ugu waaweyn waxay ku yaalliin bidix-hoose ee shaxda, kuwa ugu yaryarna midig-sare.

Kaatayoon wuu ka yar yahay atamkiisa asalka ah: waayista elektaroonno waxay yareysaa is-celinta, kaatayoonnada kooxda ugu muhiimsan-na badanaa waxay madhiyaan qolofka dibadda. Anayoon wuu ka weyn yahay atamkiisa asalka ah, sababtoo ah elektaroonka lagu daray wuxuu kordhiyaa is-celinta halka dallacaadda nukliyeerku isku mid tahay.

Tusaalaha la xaliyey 2. Kala sarey N³⁻, O²⁻, F⁻, Na⁺, Mg²⁺ iyo Al³⁺ radius-ka. Marka hore tiri elektaroonnada: 7 + 3, 8 + 2, 9 + 1, 11 − 1, 12 − 2 iyo 13 − 3 dhammaantood waxay le'eg yihiin 10, sidaa darteed ayoon kasta wuxuu leeyahay habaynta neon 1s² 2s² 2p⁶. Iyadoo tirada elektaroonnadu isku mid tahay, farqiga kaliya waa dallacaadda nukliyeerka, taasoo ka kacda 7 ilaa 13. Borotoono badan ayaa isla daruurta elektaroonnada si ka adag u jiida, sidaa darteed nidaamku waa N³⁻ > O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺ > Al³⁺.

Tamarta ionaysiga koowaad iyo ka reebisyadeeda hoos-qolofka

Tamarta ionaysiga koowaad waa tamarta loo baahan yahay in laga saaro elektaroonka ugu dabacsan atam gaas ah: X(g) → X⁺(g) + e⁻. Guud ahaan way kordhaa xilli oo dhan, marka Zeff kordho radius-kuna yaraado, oo way yaraataa kooxda hoos u socota. NIST waxay taxdaa tamarta ionaysiga elektaroon-volt atam kasta; ku dhufashada 96.485 kJ/mol eV kasta waxay u beddelaa cutubyo molar ah.

Laga beddelay NIST Atomic Spectra Database, qiimayaasha xilliga 2 waa Li 520.2, Be 899.5, B 800.6, C 1086.5, N 1402.3, O 1313.9, F 1681.0 iyo Ne 2080.7 kJ/mol. Laba tallaabo ayaa jihada khaldan u socda. Boron wuxuu ka hooseeyaa beryllium sababtoo ah elektaroonkiisa ugu dibadda ah wuxuu ku jiraa 2p, kaas oo tamar ahaan ka sarreeya oo qayb ahaan ay daboolaan labada 2s. Oksijiintu waxay ka hooseeysaa nitrogen sababtoo ah elektaroonkeeda afraad ee 2p waa inuu lammaanaado orbital la qabsaday, is-celinta dheeraadka ahna waxay ka dhigtaa mid fudud in la saaro.

Isla labadaas hoos-u-dhac ayaa ka muuqda xilliga 3: aluminum (577.5 kJ/mol) wuxuu ka hooseeyaa magnesium (737.7 kJ/mol), sulfur (999.6 kJ/mol) wuxuu ka hooseeyaa phosphorus (1011.8 kJ/mol). Qaabka soo noqnoqda wuxuu muujinayaa inuu ka yimaado qaabdhismeedka hoos-qolofka, ma aha hal curiye oo ka duwan.

Tamarta ionaysiga isku xigta iyo elektaroonnada valence

Tamarta ionaysiga isku xigta mid kastaa waxay ka weyn tahay tii ka horreysay, sababtoo ah elektaroon kastaa wuxuu ka baxaa ayoon sii kordhaya togan. Cabbirka boodbood kastaa waa macluumaadka faa'iidada leh. Kororka dhexdhexaadka ahi wuxuu ka dhigan yahay in elektaroonka xiga uu ka yimaado isla qolofka valence; boodbood aad u weyn wuxuu ka dhigan yahay inuu ka yimaado udub-dhexaadka, kaas oo nukliyeerka ka dhow oo aad uga yar daboolan.

Tusaalaha la xaliyey 3. NIST waxay siisaa saddexda tamarta ionaysiga ee koowaad ee magnesium 7.646, 15.035 iyo 80.144 eV. Beddel: 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. Saamiga IE₂/IE₁ waa 1450.7 / 737.7 = 1.97, laakiin IE₃/IE₂ waa 7732.7 / 1450.7 = 5.33. Boodbooda weyn ee ka dib elektaroonka labaad wuxuu muujinayaa in magnesium uu leeyahay laba elektaroon valence ah, [Ne] 3s², wuxuuna sharxayaa sababta uu u sameeyo Mg²⁺ laakiin ma aha Mg³⁺ kimistariga caadiga ah.

Sodium wuxuu muujiyaa boodbooda hal tallaabo hore. Tamarta ionaysigiisa labaad, 4562.4 kJ/mol, waa qiyaastii 9.2 jibaar tii koowaad, 495.8 kJ/mol, sababtoo ah elektaroonka labaad waa inuu ka yimaado udub-dhexaadka 2p.

Jiidashada elektaroonka iyo elektaroonaysiga

Jiidashada elektaroonku waxay qeexaysaa isbeddelka tamarta marka atam gaas ahi helo elektaroon: X(g) + e⁻ → X⁻(g). Heshiisyada calaamadda way kala duwan yihiin. Buugaag qaar, oo ay ku jiraan OpenStax, waxay sheegaan isbeddelka tamarta, kaas oo taban marka tamar la sii daayo; kuwa kale waxay sheegaan tamarta la sii daayay oo lambar togan ah. Hubi heshiiska kahor intaanad barbar dhigin qiimayaal. Marka laga reebo gaasaska sharafta leh, atamyada xilliga dhanka midig ah ayaa sii daaya tamarta ugu badan, sababtoo ah Zeff-keeda sarreeya wuxuu si xoog leh u jiidaa elektaroonka soo galaya.

Jiidashada elektaroonku wuu ka sii xaddidan yahay tamarta ionaysiga. Chlorine wuxuu sii daayaa tamar ka badan fluorine, qiyaastii 349 kJ/mol marka loo eego 328 kJ/mol, iyadoo lagu salaynayo qiimayaasha NIST Chemistry WebBook ee 3.613 iyo 3.401 eV. Elektaroonka lagu daray hoos-qolofka 2p ee fluorine ee cufan wuxuu la kulmaa is-celin xoog badan. Beryllium, nitrogen iyo gaasaska sharafta leh waxay leeyihiin hoos ama ma jirto u janjeera inay sameeyaan anayoonno gaas ah oo xasilloon, sababtoo ah elektaroonka lagu daray wuxuu geli lahaa hoos-qolof ka sarreeya ama wuxuu lammaanaan lahaa mid badh-buuxa.

Elektaroonaysigu waa awoodda atam molekiyuul ku jira inuu jiido elektaroonnada xidhiidh. Si ka duwan tamarta ionaysiga, ma lagu cabbiraa atam go'doonsan; waxaa laga helaa tamarta xidhiidhada ama xog kale, cabbirka Pauling-na waa kan ugu badan ee la isticmaalo. Fluorine ayaa ugu sarreeya, qiyaastii 4.0. Elektaroonaysigu wuu kordhaa xilli oo dhan wuuna yaraadaa kooxda hoos u socota, sidaa darteed laba-cirifnimada xidhiidhku waa hoos u dhacdaa H–F ilaa H–Cl iyo H–Br ilaa H–I.

Khaladaadka caadiga ah ee sharaxaadda isbeddellada xilliyeed

Su'aalaha isbeddellada waxaa badanaa lagu qiimeeyaa sharaxaadda, ma aha oo keliya kala horreynta.

Sharaxaad dhammaystiran waxay magacowdaa barbar dhigga (isla qolof ama qolof kale), waxay sheegtaa waxa ku dhaca Zeff ama masaafada, waxayna isku xidhaa isbeddelkaas xoogga elektaroonka la hadlayo.

• Odhanshaha atam wuu yar yahay sababtoo ah wuxuu leeyahay elektaroonno badan. Xilli oo dhan, elektaroonnadu waxay geli isla qolof; cabbirku wuu yaraadaa sababtoo ah Zeff wuu kordhaa.
• Sharaxaadda isbeddelka kooxda "qolofyo badan" oo keliya, iyada oo aan la xusin in Zeff yar isbeddelo kooxda hoos u socota.
• U aqoonsiga tamarta ionaysiga mid si adag u kordhaysa xilli oo dhan. Hubi tallaabooyinka kooxda 2 ilaa 13 iyo kooxda 15 ilaa 16.
• Barbar dhigga ayoonnada dallacaadda nukliyeerka iyada oo aan marka hore la hubin inay isoelektaroonik yihiin.
• Isku-qaldidda heshiisyada calaamadda jiidashada elektaroonka iyo gabagabeynta in lambarka ka sii taban uu yahay jiidashada ka yar.
• Barbar dhigga radius-yo ka yimid shaxdo kala duwan. Radius-ka covalent, biro iyo ayoonku si kala duwan ayaa loo qeexay.
• Sharaxaadda adigoo adeegsanaya waxa atam "rabo". Atamyadu ma laha yoolal; ku sharax jiidasho, masaafo iyo is-celin.