Калькулятор эффективного заряда ядра
Введите символ элемента или порядковый номер. Калькулятор запишет электронную конфигурацию основного состояния, применит правила Слейтера и покажет эффективный заряд ядра для внешнего электрона, константу экранирования и Zeff для электрона каждой заполненной группы, начиная с 1s.
Работает в браузере: всё, что вы вводите, никуда не отправляется.
Как пользоваться
- Введите символ элемента (Zn, fe, Cl) или порядковый номер (30).
- Посмотрите Zeff внешнего электрона и константу экранирования.
- Ниже — Zeff электрона каждой внутренней группы; к 1s он растёт.
Правила Слейтера
Запишите конфигурацию по группам Слейтера: (1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d) (4f) (5s, 5p) (5d) (6s, 6p). Для выбранного электрона:
- s- или p-электрон: 0,35 за каждый другой электрон той же группы (0,30 за второй 1s-электрон), 0,85 за каждый электрон с главным квантовым числом n − 1, 1,00 за каждый электрон оболочек n − 2 и ниже.
- d- или f-электрон: 0,35 за каждый другой электрон той же группы, 1,00 за каждый электрон групп левее.
- Электроны групп правее не экранируют. Затем Zeff = Z − S.
Пример расчёта
Железо, Z = 26, конфигурация 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s².
- 4s-электрон: второй 4s-электрон (0,35), 14 электронов третьей оболочки (14 × 0,85 = 11,9) и 10 электронов первых двух (10). S = 22,25, Zeff = 3,75.
- 3d-электрон: пять других 3d-электронов (5 × 0,35 = 1,75) и 18 электронов левее (18). S = 19,75, Zeff = 6,25.
Азот, Z = 7: 2p-электрон экранируют четыре других электрона с n = 2 (1,4) и два 1s-электрона (1,7), поэтому Zeff = 7 − 3,1 = 3,9.
Советы
- Одна группа — один Zeff. В схеме Слейтера 2s- и 2p-электроны чувствуют одинаковый Zeff — это упрощение правил.
- Это оценка. Правила Слейтера дают быстрый результат; расчётные значения Клементи — Раймонди несколько отличаются.
- Только нейтральные атомы. Для иона уберите или добавьте электроны вручную и примените те же правила.
Частые вопросы
Что такое эффективный заряд ядра?
Это заряд, который реально «чувствует» электрон, Zeff = Z − S. Полный заряд ядра Z частично компенсируется — экранируется — другими электронами, прежде всего более близкими к ядру. Zeff объясняет, почему радиус атомов уменьшается по периоду, а энергия ионизации растёт.
Что такое правила Слейтера?
Способ оценить константу экранирования S. Орбитали группируют так — (1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d) (4f) (5s, 5p) … Для s- или p-электрона каждый другой электрон его группы даёт 0,35 (в 1s — 0,30), каждый электрон оболочки n − 1 — 0,85, каждый более глубокий — 1,00. Для d- или f-электрона другие электроны группы дают 0,35, а все группы левее — 1,00. Электроны правее не экранируют.
Почему 4s-электрон цинка чувствует только около +4,35?
У цинка Z = 30. Второй 4s-электрон экранирует на 0,35, 18 электронов третьей оболочки — по 0,85 (15,3), 10 электронов первых двух оболочек — полностью (10). S = 25,65, Zeff = 30 − 25,65 = 4,35. Внутренние 3d-электроны чувствуют 8,85.
Учитываются ли хром и медь?
Да. Конфигурации строятся по правилу Клечковского с известными исключениями до радона — Cr 3d⁵ 4s¹, Cu 3d¹⁰ 4s¹, Pd 4d¹⁰, Ag, Pt и Au, а также La, Ce и Gd с одним 5d-электроном.