Многоэлектронные атомы

Физика > Многоэлектронные атомы

 

Как выглядит строение многоэлектронного атома – принцип распределения электронов. Рассмотрите, что такое валентная и электронная оболочка, эффективный заряд.

Атомы, располагающие более одним электроном, именуют многоэлектронными.

Задача обучения

• Охарактеризовать структуру атома в многоэлектронных вариантах.

Основные пункты

• Водород – единственный атом в периодической таблице, обладающий в своих орбиталях одним электроном.
• В многоэлектронных атомах чистая сила электронов во внешних оболочках сокращается из-за экранирования.
• Эффективный ядерный заряд на каждом электроне поддается аппроксимации: Z_eff = Z - σ (Z – количество протонов в ядре, σ – среднее число электронов между ядром и электроном).

Термины

• Валентная оболочка – наиболее внешняя оболочка электронов в атоме.
• Электронная оболочка – общее состояние электронов в атоме с единым главным квантовым числом.
• Водородоподобная – обладает одним электроном.

Многоэлектронные атомы

Атомы, обладающих несколькими электронами (He, N), именуют многоэлектронными. Водород – единственный атом в периодической таблице, располагающий одним электроном на орбиталях в основном состоянии.

Электрическая сила в водородоподобных атомах настолько же велика, как и электрическое напряжение от ядра. Но если активировано больше электронов, то каждый из них ощущает не только электромагнитное притяжение из-за положительного ядра, но и отталкивающие силы от остальных электронов в оболочках. Из-за этого сетевая сила на электронах, расположенных во внешних электронных оболочках, уступает по величине. Поэтому они не обладают сильной связью с ядром.

Размер экранирующего эффекта сложно определить из-за эффектов квантовой механики. Чтобы приблизить эффективный ядерный заряд на каждом электроне, следует: Z_eff = Z - σ (Z – число протонов в ядре, σ – среднее число электронов между ядром и электроном).

Давайте взглянем на катион натрия, анион фтора и нейтральный атом неона. Все они обладают по 10 электронов, а число электронов приравнивается к двум. Но эффективный заряд будет меняться, потому что все они отличаются по количеству протонов:

Z_effF^- = 9 – 2 = 7+

Z_effNe = 10 – 2 = 8+

Z_effNa⁺ = 11 – 2 = 9+

В итоге, катион натрия обладает наибольшим эффективным ядерным зарядом и наименьшим атомным радиусом.

---