Girginlik ve Perdeleme Girginlik: Dıştaki orbitallerin iç elektron bulutundan geçerek, çekirdeğe sokulabilme özelliğidir. Girginlik sırası : ns> np > nd > nf n : sabit Radyal düğüm sayısı arttıkça, girginlik artar. Girginlik arttıkça, enerji azalır. Orbital enerjileri : ns < np < nd < nf n : sabit Perdeleme: Çekirdeğin değerlik elektronlarını çekme gücünün iç elektronlar tarafından engellenmesidir. Girginlik arttıkça perdeleme gücü artar.

SORU 1: Hangi orbitalin yarıçapı daha büyüktür? 2s veya 2p ? 2: Hangi orbitalin enerjisi daha düşüktür? 2s veya 2p? 1. maksimum olasılıkta r : 2s > 2p 2. radyal düğüm sayısı : 2s > 2p 2s orbitali daha girgindir 2s elektronları çekirdeğe daha yakındır 2s elektronlarının enerjisi daha düşüktür 2s elektronları 1s orbitali tarafından daha az perdelenir.

Çok elektronlu atomlarda He, Z = 2 + - Hesaplanan: E1 = -54.4 eV Deneysel: E1 = -24.6 eV Now for many electron atoms. Simplest example is He with 2 electrons. Z is 2 for He so we must take this into account in the Bohr equation. This would predict an electron energy level of -54.4 eV but the actual measured value is only around -25 so something is very wrong. Something is wrong with the Bohr Model!

Effective Nuclear Charge, Z* Etkin Çekirdek Yükü Effective Nuclear Charge, Z* Z*, perdeleme sonucu değerlik elektronlarının hissettiği çekirdek yüküdür. Çok elektronlu atomlarda, deneysel sonuçlara uyguması için Bohr eşitliği aşağıdaki şekilde düzeltilir. Now to the explanation of the problem of the Bohr model with He. Electrons within an atom shield each other from the full force of the nucleus. To fix this, we replace the real nuclear charge with an “effective nuclear charge”. This is the fixed Bohr equation, where sigma is the screening constant that tells us how much of the nuclear charge is blocked from one electron by another. Z* = Z -  Z* : etkin çekirdek yükü Z : atom numarası  : perdeleme sabiti

Helyum , Z = 2 Önerilen: E1 = -54.4 eV Denel: E1 = -24.6 eV Z* = 1.34 + - One can determine the effective nuclear charge from the measured electron energies in the atom. Z* = 1.34 1.34 = 2 -   = 0.66

Lityum , Z = 3 Önerilen: E1 = -30.6 eV Denel: E1 = -5.4 eV Z* = 1.26 + You can do the same thing for heavier elements. This time, with Li note that the furthest electron from the nucleus is in the second shell so n=2! - - Z* = 1.26 1.26 = 3 -   = 1.74

Slater Kuralları Slater kuralları ile  yaklaşık olarak hesaplanabilir: 1. Atomun elektronik dizilişi, aşağıdaki gibi gruplandırılır: (1s) (2s,2p) (3s,3p) (3d) (4s,4p) (4d) (4f) (5s, 5p)….. Yüksek gruplardaki (yukarıdaki sırada sağda olanlar) elektronlar daha düşük gruplardaki elektronları perdelemezler. 3. ns ya da np değerlik elektronları için: a) Aynı (ns, np) grubundaki her bir elektronun katkısı 0.35 dir ( 1s için 0.30) b) n-1, grubundaki her bir elektronun katkısı 0.85 dir. c) n-2, ve daha düşük gruplardaki her bir elektronun katkısı 1.00 dir. 4. nd ve nf değerlik elektronları için : a) (nd) ya da (nf) grubundaki her bir elektronun katkısı 0.35 dir. b) Solda kalan gruplardaki her bir elektronun katkısı 1.00 dir.

Z* = Z -  ÖRNEK : Oksijenin (Z = 8) değerlik elektronlarının etkin çekirdek yükünü hesaplayınız. Elektron dizilişi: 1s2 2s2 2p4 (1s2) (2s2 2p4)  = (2 * 0.85) + (5 * 0.35) = 3.45 1s 2s,2p Z* = Z -  Z* = 8 – 3.45 = 4.55 Bu elektron, gerçekte, çekirdeğin çekim kuvvetinin % 57 sini hisseder. Z* = Z - 

Nikel: Ni, Z = 28 Elektron dizilişi: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2 (1s2) (2s2 2p6) (3s2 3p6) (3d8) (4s2) 3d elektronu için:  = (18 * 1.00) + (7 * 0.35) = 20.45 1s,2s,2p,3s,3p 3d Z* = Z -  Z* = 28 – 20.45 = 7.55 4s elektronu için:  = (10 * 1.00) + (16 * 0.85) + (1 * 0.35) = 23.95 1s,2s,2p 3s,3p,3d 4s Z* = Z -  Z* = 28 – 23.95 = 4.05 Z* = Z - 

Periodicity of Effective Nuclear Charge Z* on valence electrons

Slater kuralları sadece yaklaşık bir tahminde bulunur, Nedenleri: - s ve p orbitallerinin girginlikleri arasındaki farkı ihmal eder, gerçekte, s ve p orbitalleri aynı enerjili değildir. Alt kabuklardaki elektronların perdeleme gücünü aynı kabul eder. Yüksek enerjili orbitallerin perdeleme gücünü ihmal eder. One consequence of the effective nuclear charge is that the energy of electrons changes Z* iyonlaşma enerjilerinin hesaplanmasında kullanılır:

ÖRNEK : Li atomunun birinci iyonlaşma enerjisini hesaplayınız. Li(g) Li+(g) + e- I1 = ELi+ - ELi Li+ : 1s2 Li : 1s22s1 Z* = 3 – (2 x 0.85) = 1.3 (2s için) elektron sayısı Denel değer : 5.4 eV

ÖRNEK : F atomunun birinci iyonlaşma enerjisini hesaplayınız. F(g) F+(g) + e- I1 = EF+ - EF F+ : (1s)2 (2s,2p)6 Z* = 9 − (2 x 0.85 + 5 x 0.35) = 5.55 F : (1s)2 (2s,2p)7 Z* = 9 – (2 x 0.85 + 6 x 0.35) = 5.20 Denel veri = 17 eV