- 有效核电荷计算器 有助于确定 净正电荷 多电子原子中电子感受到的。这种净电荷被称为 有效核电荷(Z_eff) 并发挥 键 在理解原子行为、电子结构、电离能和周期性趋势方面发挥着作用,例如 原子半径 和 电负性.
此计算器属于 化学计算器 这类效应在学术化学、分子物理学和材料科学领域有着广泛的应用。通过计算Z_eff,学生和研究人员可以更好地理解原子核对电子的吸引力,以及内层电子的屏蔽如何影响这种吸引力。
有效核电荷计算器公式

变量:
- 零效率:
有效核电荷——作用于电子的净电荷,以基本电荷(e)为单位。 - Z:
原子序数——原子核中的质子数。 - S:
屏蔽常数——减少核电荷对所考虑电子影响的内层电子的平均数量。通常使用以下公式计算: 斯莱特规则.
备注:
- 斯莱特规则提供了一种系统的方法,可以估算 S 通过考虑原子中电子与其他电子之间的排斥力。
- Z_eff 越高,意味着原子核和电子之间的吸引力越强,这通常会导致原子尺寸越小,电离能越高。
参考表:按元素类型划分的常见有效核电荷
下面是一个简化的参考表,显示了部分代表性元素的近似有效核电荷。这有助于用户快速了解总体趋势,而无需计算每个元素的电荷。 次.
元素 | 原子序数 (Z) | 大约屏蔽(S) | Z_eff = Z – S |
---|---|---|---|
氢气 (H) | 1 | 0.0 | 1.0 |
锂(Li) | 3 | 1.7 | 1.3 |
碳(C) | 6 | 2.5 | 3.5 |
氧气 (O) | 8 | 3.5 | 4.5 |
霓虹灯 (Ne) | 10 | 4.5 | 5.5 |
钠(Na) | 11 | 10.2 | 0.8 |
氯(Cl) | 17 | 10.0 | 7.0 |
提示: 同一组中的元素往往具有相似的 Z_eff 价电子,即使原子序数增加。
有效核电荷计算器示例
场景:
找到有效核电荷 最外层电子 育明在 磷(P) 原子。
步骤 1:确定原子序数
Z=15
第 2 步:使用斯莱特规则估算屏蔽常数
S ≈ 10.2
第 3 步:使用公式
Z_eff = Z – S
Z_eff = 15 – 10.2 = 4.8
结果:
磷中价电子的有效核电荷约为 4.8 基本电荷这个值解释了为什么磷的价电子比早期元素的电子更紧密。
最常见的常见问题解答
Q1:为什么有效核电荷在化学中很重要?
答:它解释了元素周期表中原子大小、电离能和电负性等变化趋势,并显示了原子核外层电子的结合紧密程度。
Q2:Z_eff 可以大于原子序数(Z)吗?
答:不会。由于屏蔽只会降低核拉力,有效核电荷始终小于或等于 Z。
问题3:估计屏蔽最简单的方法是什么?
答:使用斯莱特规则,将电子分组为壳层和亚层,并为每个组分配特定的屏蔽值。