Efekt ekranowania - Shielding effect

Efekt ekranowania czasami określany jako ekranowanie atomowe lub ekranowanie elektronów opisuje przyciąganie między elektronem a jądrem w każdym atomie z więcej niż jednym elektronem . Efekt ekranowania można zdefiniować jako zmniejszenie efektywnego ładunku jądrowego w chmurze elektronów z powodu różnicy w siłach przyciągania elektronów w atomie. Jest to szczególny przypadek ekranowania pola elektrycznego . Efekt ten ma również znaczenie w wielu projektach z dziedziny nauk o materiałach.

Siła na powłokę elektronową

Im szersze są powłoki elektronów w przestrzeni, tym słabsze jest oddziaływanie elektryczne między elektronami a jądrem z powodu ekranowania. Generalnie możemy uporządkować powłoki elektronowe (s, p, d, f) jako takie

${\ Displaystyle S (\ mathrm {s})> S (\ mathrm {p})> S (\ mathrm {d})> S (\ mathrm {f})}$ ,

gdzie S jest siłą ekranowania, którą dany orbital zapewnia reszcie elektronów.

Opis

W wodorze lub jakimkolwiek innym atomie z grupy 1A układu okresowego (te z tylko jednym elektronem walencyjnym ) siła działająca na elektron jest tak duża, jak przyciąganie elektromagnetyczne z jądra atomu. Jednakże, gdy w grę wchodzą więcej elektronów, każdy elektronów (w n ^TH - shell ) doświadczenia nie tylko przyciąganie elektromagnetycznego dodatniej jądrze, ale również od innych sił odpychania elektronów w muszli od 1 do n . To powoduje, że siła wypadkowa działająca na elektrony w powłokach zewnętrznych ma znacznie mniejszą wielkość; dlatego te elektrony nie są tak silnie związane z jądrem, jak elektrony bliżej jądra. Zjawisko to jest często określane jako efekt penetracji orbity. Teoria ekranowania przyczynia się również do wyjaśnienia, dlaczego elektrony powłoki walencyjnej są łatwiejsze do usunięcia z atomu.

Ponadto istnieje również efekt ekranowania, który występuje między podpoziomami w ramach tego samego głównego poziomu energii. Elektron na podpoziomie s jest w stanie ekranować elektrony na podpoziomie p o tym samym głównym poziomie energii. Wynika to z kulistego kształtu s-orbity. Jednak sytuacja odwrotna nie jest prawdą; elektrony z orbitalu p nie mogą osłonić elektronów w s-orbitalu.

Wielkość efektu ekranowania jest trudna do precyzyjnego obliczenia z powodu efektów mechaniki kwantowej . W przybliżeniu możemy oszacować efektywny ładunek jądrowy na każdym elektronie w następujący sposób:

${\ Displaystyle Z _ {\ mathrm {eff}} = Z- \ sigma \,}$

Gdzie Z jest liczbą protonów w jądrze i jest średnią liczbą elektronów między jądrem a danym elektronem. można znaleźć za pomocą chemii kwantowej i równania Schrödingera lub za pomocą wzorów empirycznych Slatera . ${\ displaystyle \ sigma \,}$${\ displaystyle \ sigma \,}$

W spektroskopii rozpraszania wstecznego Rutherforda poprawka wynikająca z przesiewania elektronów modyfikuje odpychanie kulombowskie między padającym jonem a jądrem docelowym na dużych odległościach. Jest to efekt odpychania powodowany przez elektron wewnętrzny na elektronie zewnętrznym.

Zobacz też

• Liczba atomowa
• Opłata podstawowa
• Skuteczne ładunki jądrowe
• Związek gazu szlachetnego
• Efekty steryczne
• Skurcz lantanowców
• Skurcz bloku d (lub skurcz skandynawski)

Bibliografia

• L. Brown, Theodore; H. Eugene LeMay Jr; Bruce E. Bursten; Julia R. Burdge (2003). Chemistry: The Central Science (8th ed.). USA: Pearson Education. ISBN   0-13-061142-5 . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 2011-07-24.
• Thomas, Dan (09.10.1997). „Ekranowanie elektronów w atomach od H (Z = 1) do Lw (Z = 103)” . University of Guelph . Źródło 2018-07-12 .
• Peter Atkins i Loretta Jones, Zasady chemiczne: poszukiwanie wglądu [Zmiana efektu osłony]