Effektiv kärnladdning - konsekvenser för vilka elektroner som kan exciteras
Jag håller på med en labbrapport. Vi har gjort experimentet där vi använder lösningar med joner av alkalimetaller och alkaliska jordartsmetaller och kloridjoner, och kollat på dess lågfärg. Nu ska jag förklara varför det är metalljonerna som bidrar till lågfärgen, och inte kloridjonerna. Det jag tänkte då var att jag skulle motivera det med att kloridjonernas elektroner sitter hårdare fast i kärnan eftersom de är påverkade av en större effektiv kärnladdning, medan metallernas elektroner inte är påverkade av en så hög kärnladdning. Mitt resultat blev dock tvärt om. Jag jämförde Cl⁻ och K⁺ eftersom de har samma elektronkonfiguration ([Ar])
Zeff för Cl⁻ = Z-S = 17- (0,35*7 + 8*0,85 + 1*2) = 5,75
Zeff för K⁺ = Z-s = 19 - (0,35*7 + 8*0,85 + 1*2) = 7,75
Resultatet får mig att tänka att det borde vara så att det är svårare att excitera K⁺ än Cl⁻, men det "ska" inte svaret bli.
En annan fråga är att man ska resonera om ifall det egentligen är joner eller metaller som orsakar lågfärgen. En lösning till varför det blir såhär skulle kanske vara att metalljonerna och kloridjonerna går till att bli metall(g) och Cl(g), och därefter exciteras elektronerna i metallatomen? I så fall gäller argumentet om effektiv kärnladdning igen, eftersom Zeff för K är lägre än för Cl.
Jag är tacksam för hjälp med detta!
Lovisa Petersson
Fenomenet gäller alla grundämnen, inte bara metaller. Det finns avancerad utrustning som kan mäta strålningen som emitteras och omvandla det till koncentrationen av ämnet i ett prov. Däremot är det bara vissa grundämnen som emitterar strålning vid våglängder som är synliga för ögat, klor gör inte det.
Teraeagle skrev:Fenomenet gäller alla grundämnen, inte bara metaller. Det finns avancerad utrustning som kan mäta strålningen som emitteras och omvandla det till koncentrationen av ämnet i ett prov. Däremot är det bara vissa grundämnen som emitterar strålning vid våglängder som är synliga för ögat, klor gör inte det.
Intressant! Jag förstår dock inte hur jag ska applicera den kunskapen på min labbrapport. Vi använde en optisk fiber tillsammans med programmet spectrosuite, så det handlar inte om att ljus som inte är synligt för ögat skulle vara ett problem. Min fråga var egentligen om det är rimligt att tänka sig att det är fast kalium som bidrar till lågfärgen och inte kaliumjoner, eftersom kaliumjoner borde ha svårt att deras elektroner skulle exciteras.
Det är jonerna som bidrar till lågfärgen. I princip behöver inte en elektron exciteras utan det kan också ske jonisering där en inre elektron avlägsnas, varefter en yttre elektron kan ta över dess plats.
Teraeagle skrev:Det är jonerna som bidrar till lågfärgen. I princip behöver inte en elektron exciteras utan det kan också ske jonisering där en inre elektron avlägsnas, varefter en yttre elektron kan ta över dess plats.
Okej. Du menar att även elektroner från en lägre n-nivå än den högsta kan avlägsnas genom värmen från en låga, varpå andra elektroner tar deras plats? Det känns som att det här skulle kräva väldigt mycket energi. Finns det någon anledning att det går lättare för elektronerna hos K⁺ än Cl⁻? Även i det exempel som du berättar om känns det som att det borde vara svårare för elektronerna i K⁺, eftersom K⁺ har en större positiv laddning i kärnan, och uträkningen om effektiv kärnladdningen ovan.
Ja det kräver en hel del energi, just därför sker det först när man hettar upp ämnet i en låga eller på annat sätt (t.ex. skjuter röntgenstrålning mot atomerna). Rent allmänt krävs mer energi för att jonisera och excitera elektroner om det finns fler protoner i kärnan, men det betyder inte att du behöver tillföra mer energi i det ena fallet. I ett fall kanske man mäter strålning som kommer från två närliggande n-nivåer medan det i ett annat fall skiljer flera n-nivåer mellan strålningen som avges. För att identifiera ett ämne väljer man en våglängd som avges specifikt av det ämnet utan störande strålning från energiövergångar hos andra ämnen.
