Àwọn Ìtẹ̀sí Tábìlì Àwọn Èròjà: Agbára Ìfàmọ́ra Nukilíọ̀sì Gidi, Ìwọ̀n, àti Agbára

Agbára ìfàmọ́ra nukilíọ̀sì gidi àti ìdáàbòbò

Ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù òde kì í nímọ̀lára gbogbo ẹrù iná nukilíọ̀sì Z. Àwọn ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù tó sún mọ́ nukilíọ̀sì ń fagilé apá kan rẹ̀, a sì ń ṣàpèjúwe ìfàmọ́ra àpapọ̀ pẹ̀lú agbára ìfàmọ́ra nukilíọ̀sì gidi, Zeff = Z − S, níbi tí S jẹ́ alábàádọ́gba ìdáàbòbò. Àwọn ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù àárín, nínú àwọn ikarahun ìsàlẹ̀, ń dáàbò bò dáadáa. Àwọn ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù inú ikarahun kan náà ń dáàbò bò lọ́nà tí kò dára, nítorí ní ìpíndọ́gba wọn kò sún mọ́ nukilíọ̀sì ju ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù tí a ń wò lọ.

Ìṣirò ìwọ̀n kúkúrú ń ka àwọn ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù àárín nìkan. Sódíọ́mù (Z = 11) àti klóríìnì (Z = 17) méjèèjì ní ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù àárín 10, nítorí náà ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù 3s ti sódíọ́mù nímọ̀lára nǹkan bí +1 àti àwọn ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù 3p ti klóríìnì nǹkan bí +7. Àwọn òfin Slater ń mú èyí péye sí i. Fún ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù nínú ikarahun kékeré ns tàbí np, ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù mìíràn kọ̀ọ̀kan nínú àwọn ikarahun kékeré ns àti np kan náà ń fi 0.35 kún S (0.30 láàrin 1s), ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù kọ̀ọ̀kan nínú ikarahun n − 1 ń fi 0.85 kún un, ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù kọ̀ọ̀kan nínú àwọn ikarahun jíjìn sì ń fi 1.00 kún un.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́ 1. Fún ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù 3s ti sódíọ́mù, S = 8(0.85) + 2(1.00) = 8.80, nítorí náà Zeff = 11 − 8.80 = 2.20. Fún ọ̀kan nínú àwọn ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù 3p ti klóríìnì, S = 6(0.35) + 8(0.85) + 2(1.00) = 10.90, nítorí náà Zeff = 17 − 10.90 = 6.10. Káàkiri ìlà 3, prótónì kọ̀ọ̀kan tí a fi kún un ni ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù ikarahun kan náà tí a fi kún un fagilé ní apá kan péré, nítorí náà Zeff ń pọ̀ sí i láti òsì sí ọ̀tún nígbà tí n ń dúró ní 3.

Ìwọ̀n átọ̀mù àti àwọn íọ̀nù tó ní ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù iye kan náà

Ìwọ̀n átọ̀mù ń dín kù káàkiri ìlà kan nítorí Zeff ń pọ̀ sí i nígbà tí àwọn ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù òde ń dúró nínú ikarahun kan náà, nítorí náà a fà wọ́n sún mọ́ra. Ó ń pọ̀ sí i sísàlẹ̀ ẹgbẹ́ kan nítorí ìlà kọ̀ọ̀kan ń fi ikarahun kan kún un, ó ń gbé àwọn ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù òde jìnnà sí i, nígbà tí Zeff ń yípadà díẹ̀ ní ìfiwéra. Àwọn átọ̀mù tó tóbi jù wà ní apá ìsàlẹ̀ òsì tábìlì àti èyí tó kéré jù ní apá òkè ọ̀tún.

Kátáíọ̀nù kéré ju átọ̀mù ìbẹ̀rẹ̀ rẹ̀: pípàdánù àwọn ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù ń dín ìtì kù, àti fún àwọn kátáíọ̀nù ẹgbẹ́ pàtàkì ó sábà máa ń sọ ikarahun òde di òfo. Ánáíọ̀nù tóbi ju átọ̀mù ìbẹ̀rẹ̀ rẹ̀, nítorí ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù tí a fi kún un ń mú ìtì pọ̀ sí i nígbà tí ẹrù iná nukilíọ̀sì ń dúró bákan náà.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́ 2. Tò N³⁻, O²⁻, F⁻, Na⁺, Mg²⁺, àti Al³⁺ ní ìtò ìwọ̀n. Ka àwọn ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù kọ́kọ́: 7 + 3, 8 + 2, 9 + 1, 11 − 1, 12 − 2, àti 13 − 3 gbogbo wọn dọ́gba 10, nítorí náà íọ̀nù kọ̀ọ̀kan ní ìṣètò néọ́nù 1s² 2s² 2p⁶. Pẹ̀lú iye ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù tó dọ́gba, ìyàtọ̀ kan ṣoṣo ni ẹrù iná nukilíọ̀sì, tó ń gòkè láti 7 sí 13. Prótónì púpọ̀ sí i ń fa ìkùukùu ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù kan náà le sí i, nítorí náà ìtò náà jẹ́ N³⁻ > O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺ > Al³⁺.

Agbára ìyọ ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù àkọ́kọ́ àti àwọn àyọkúrò ikarahun kékeré rẹ̀

Agbára ìyọ ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù àkọ́kọ́ ni agbára tí a nílò láti yọ ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù tí a dì mú dáadáa jù kúrò lára átọ̀mù gáàsì: X(g) → X⁺(g) + e⁻. Ó sábà máa ń pọ̀ sí i káàkiri ìlà kan, bí Zeff ṣe ń gòkè tí ìtì sì ń kéré sí i, ó sì ń dín kù sísàlẹ̀ ẹgbẹ́ kan. NIST ń ṣe àtòkọ àwọn agbára ìyọ ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù ní elẹ́ktrọ́nù fóltì fún átọ̀mù kan; sísọ di púpọ̀ pẹ̀lú 96.485 kJ/mol fún eV kan ń yí wọn padà sí ẹ̀ka ìwọ̀n mọ́ọ̀lù.

Tí a yí padà láti NIST Atomic Spectra Database, àwọn iye ìlà 2 jẹ́ Li 520.2, Be 899.5, B 800.6, C 1086.5, N 1402.3, O 1313.9, F 1681.0, àti Ne 2080.7 kJ/mol. Ìgbésẹ̀ méjì lọ ní ọ̀nà tí kò tọ́. Bọ́rọ́nù wà lábẹ́ bẹ́ríliọ́mù nítorí ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù òde rẹ̀ wà nínú 2p, èyí tí agbára rẹ̀ ga jù tí a sì dáàbò bò ní apá kan nípasẹ̀ ìpéjú 2s. Ọ́ksíjìn wà lábẹ́ náítírójìn nítorí ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù 2p kẹrin rẹ̀ gbọ́dọ̀ so pọ̀ nínú orbítà tó ti kún, ìtì àfikún náà sì mú kí ó rọrùn láti yọ kúrò.

Àwọn ìsọ̀kalẹ̀ méjì kan náà hàn ní ìlà 3: aluminiọ́mù (577.5 kJ/mol) wà lábẹ́ mágnẹ́síọ́mù (737.7 kJ/mol), sọ́lfọ̀ (999.6 kJ/mol) sì wà lábẹ́ fọ́sfọ́rọ́ọ̀sì (1011.8 kJ/mol). Àpẹẹrẹ tí ó tún ṣẹlẹ̀ fi hàn pé ó wá láti ìṣètò ikarahun kékeré, kì í ṣe láti èròjà àìlẹ́gbẹ́ kan.

Àwọn agbára ìyọ ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù tó tẹ̀lé ara wọn àti àwọn ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù fálẹ́ǹsì

Agbára ìyọ ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù kọ̀ọ̀kan tó tẹ̀lé ara wọn tóbi ju èyí tó ṣáájú rẹ̀, nítorí ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù kọ̀ọ̀kan ń kúrò lára íọ̀nù tó ń di rere sí i. Ìwọ̀n ìfò kọ̀ọ̀kan ni ìsọfúnni tó wúlò. Ìpọ̀sí àárín túmọ̀ sí pé ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù tó kàn wá láti ikarahun fálẹ́ǹsì kan náà; ìfò ńlá gan-an túmọ̀ sí pé ó gbọ́dọ̀ wá láti àárín, tó sún mọ́ nukilíọ̀sì tí a sì dáàbò bò ní ìwọ̀n díẹ̀ jù.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́ 3. NIST fún ni àwọn agbára ìyọ ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù mẹ́ta àkọ́kọ́ ti mágnẹ́síọ́mù bí 7.646, 15.035, àti 80.144 eV. Yíyí padà: 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. Ìbátan IE₂/IE₁ jẹ́ 1450.7 / 737.7 = 1.97, ṣùgbọ́n IE₃/IE₂ jẹ́ 7732.7 / 1450.7 = 5.33. Ìfò ńlá lẹ́yìn ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù kejì fi hàn pé mágnẹ́síọ́mù ní ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù fálẹ́ǹsì méjì, [Ne] 3s², ó sì ṣàlàyé ìdí tó fi ń ṣẹ̀dá Mg²⁺ ṣùgbọ́n kì í ṣẹ̀dá Mg³⁺ nínú kẹ́místrì déédé.

Sódíọ́mù fi ìfò náà hàn ní ìgbésẹ̀ kan ṣáájú. Agbára ìyọ ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù kejì rẹ̀, 4562.4 kJ/mol, jẹ́ nǹkan bí ìgbà 9.2 ti àkọ́kọ́ rẹ̀, 495.8 kJ/mol, nítorí ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù kejì gbọ́dọ̀ wá láti àárín 2p.

Ìfẹ́ ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù àti ẹlẹ́ktrọ́nẹ́gátívíìtì

Ìfẹ́ ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù ń ṣàpèjúwe àyípadà agbára nígbà tí átọ̀mù gáàsì bá gba ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù: X(g) + e⁻ → X⁻(g). Àwọn àṣà àmì yàtọ̀. Àwọn ìwé ẹ̀kọ́ kan, pẹ̀lú OpenStax, ń ròyìn àyípadà agbára, èyí tó jẹ́ òdì nígbà tí agbára bá jáde; àwọn mìíràn ń ròyìn agbára tó jáde bí nọ́ńbà rere. Ṣàyẹ̀wò àṣà náà kí o tó fi àwọn iye wé ara wọn. Yàtọ̀ sí àwọn gáàsì ọlọ́lá, àwọn átọ̀mù lápá ọ̀tún ìlà kan ń tú agbára jáde jù, nítorí Zeff gíga wọn ń fa ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù tó ń wọlé lágbára.

Ìfẹ́ ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù kò déédé bí agbára ìyọ ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù. Klóríìnì ń tú agbára jáde ju fluórìnì lọ, nǹkan bí 349 kJ/mol ní ìfiwéra pẹ̀lú 328 kJ/mol, ní ìbámu pẹ̀lú àwọn iye NIST Chemistry WebBook 3.613 àti 3.401 eV. Ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù tí a fi kún ikarahun kékeré 2p tó ṣúná ti fluórìnì pàdé ìtì tó lágbára jù. Bẹ́ríliọ́mù, náítírójìn, àti àwọn gáàsì ọlọ́lá ní ìtẹ̀sí kékeré tàbí kò ní rárá láti ṣẹ̀dá àwọn ánáíọ̀nù gáàsì tó dúró, nítorí ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù tí a fi kún un yóò wọ ikarahun kékeré tó ga jù tàbí yóò so pọ̀ nínú èyí tó kún ní ààbọ̀.

Ẹlẹ́ktrọ́nẹ́gátívíìtì ni agbára átọ̀mù nínú mọ́lẹ́kùùlù láti fa àwọn ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù ìsopọ̀. Yàtọ̀ sí agbára ìyọ ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù, a kì í wọn án lórí átọ̀mù tó dá dúró; a rí i láti inú àwọn agbára ìsopọ̀ tàbí dátà mìíràn, òṣùwọ̀n Pauling sì ni a ń lò jù lọ. Fluórìnì ga jù lọ, ní nǹkan bí 4.0. Ẹlẹ́ktrọ́nẹ́gátívíìtì ń pọ̀ sí i káàkiri ìlà kan ó sì ń dín kù sísàlẹ̀ ẹgbẹ́ kan, nítorí náà ìpòlù ìsopọ̀ ń dín kù láti H–F la H–Cl àti H–Br dé H–I.

Àwọn àṣìṣe tó wọ́pọ̀ nígbà ṣíṣàlàyé àwọn ìtẹ̀sí tábìlì àwọn èròjà

A sábà máa ń díwọ̀n àwọn ìbéèrè ìtẹ̀sí lórí àlàyé, kì í ṣe ìtò nìkan.

Àlàyé pípé ń sọ ìfiwéra náà (ikarahun kan náà tàbí ikarahun yàtọ̀), ó sọ ohun tó ń ṣẹlẹ̀ sí Zeff tàbí ìjìnnà, ó sì so àyípadà yẹn mọ́ agbára tó ń kan ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù tí a ń wò.

• Sísọ pé átọ̀mù kan kéré nítorí ó ní ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù púpọ̀ sí i. Káàkiri ìlà kan, àwọn ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù ń wọ ikarahun kan náà; ìwọ̀n ń dín kù nítorí Zeff ń pọ̀ sí i.
• Ṣíṣàlàyé ìtẹ̀sí ẹgbẹ́ pẹ̀lú 'ikarahun púpọ̀ sí i' nìkan, láìmẹ́nuba pé Zeff ń yípadà díẹ̀ sísàlẹ̀ ẹgbẹ́ kan.
• Ṣíṣe àgbéyẹ̀wò agbára ìyọ ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù bíi èyí tó ń pọ̀ sí i pátápátá káàkiri ìlà kan. Ṣàyẹ̀wò àwọn ìgbésẹ̀ ẹgbẹ́ 2 sí 13 àti ẹgbẹ́ 15 sí 16.
• Fífi àwọn íọ̀nù wé ara wọn nípasẹ̀ ẹrù iná nukilíọ̀sì láì kọ́kọ́ ṣàyẹ̀wò pé wọ́n ní ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù iye kan náà.
• Dída àwọn àṣà àmì ìfẹ́ ẹlẹ́ktrọ́ọ̀nù pọ̀ àti pípinnu pé nọ́ńbà tó jẹ́ òdì jù ni ìfẹ́ tó kéré jù.
• Fífi àwọn ìtì wé ara wọn láti àwọn tábìlì yàtọ̀. A túmọ̀ ìtì ìsopọ̀, ìtì irin, àti ìtì íọ̀nù lọ́nà yàtọ̀.
• Ṣíṣàlàyé pẹ̀lú ohun tí átọ̀mù 'fẹ́'. Àwọn átọ̀mù kò ní ète; ṣàlàyé pẹ̀lú ìfàmọ́ra, ìjìnnà, àti ìtì.