Avskärmande effekt
Inom kemi beskriver den avskärmande effekten som ibland kallas atomavskärmning eller elektronavskärmning attraktionen mellan en elektron och kärnan i en atom med mer än en elektron . Avskärmningseffekten kan definieras som en minskning av den effektiva kärnladdningen på elektronmolnet, på grund av en skillnad i attraktionskrafterna på elektronerna i atomen. Det är ett specialfall av elektrisk fältskärmning . Denna effekt har också en viss betydelse i många projekt inom materialvetenskap.
Styrka per elektronskal
Ju bredare elektronskalen är i rymden, desto svagare är den elektriska interaktionen mellan elektronerna och kärnan på grund av screening. I allmänhet kan vi beställa elektronskalen (s,p,d,f) som sådana
Beskrivning
I väte , eller någon annan atom i grupp 1A i det periodiska systemet (de med bara en valenselektron ), är kraften på elektronen lika stor som den elektromagnetiska attraktionen från atomkärnan. Men när fler elektroner är inblandade upplever varje elektron (i det n : e skalet ) inte bara den elektromagnetiska attraktionen från den positiva kärnan, utan även repulsionskrafter från andra elektroner i skal från 1 till n . Detta gör att nettokraften på elektroner i yttre skal blir betydligt mindre i storlek; därför är dessa elektroner inte lika starkt bundna till kärnan som elektroner närmare kärnan. Detta fenomen kallas ofta för den orbitala penetrationseffekten. Avskärmningsteorin bidrar också till förklaringen av varför valensskalelektroner lättare tas bort från atomen.
Dessutom finns det också en skärmningseffekt som uppstår mellan undernivåer inom samma huvudenerginivå. En elektron i s-subnivån är kapabel att skärma elektroner i p-subnivån på samma huvudenerginivå. Detta beror på den sfäriska formen på s-orbitalen. Det omvända är dock inte sant: elektroner från en p-orbital kan inte skärma elektroner i en s-orbital.
Storleken på skärmningseffekten är svår att beräkna exakt på grund av effekter från kvantmekaniken . Som en approximation kan vi uppskatta den effektiva kärnladdningen på varje elektron med följande:
Där Z är antalet protoner i kärnan och är det genomsnittliga antalet elektroner mellan kärnan och elektronen i fråga. kan hittas genom att använda kvantkemi och Schrödinger-ekvationen , eller genom att använda Slaters empiriska formler .
I Rutherford backscattering spectroscopy modifierar korrigeringen på grund av elektronscreening Coulomb-repulsionen mellan den infallande jonen och målkärnan på stora avstånd. Det är repulsionseffekten som orsakas av den inre elektronen på den yttre elektronen.
Se även
- Atomnummer
- Kärnladdning
- Effektiv kärnladdning
- Ädelgasförening
- Steriska effekter
- Lantanidkontraktion
- d-block kontraktion (eller scandide kontraktion)
- L. Brown, Theodore; H. Eugene LeMay Jr; Bruce E. Bursten; Julia R. Burdge (2003). Kemi: The Central Science (8:e upplagan). USA: Pearson Education. ISBN 0-13-061142-5 . Arkiverad från originalet 2011-07-24.
- Thomas, Dan (1997-10-09). "Skärmning av elektroner i atomer från H (Z=1) till Lw (Z=103)" . University of Guelph . Hämtad 2018-07-12 .
- Peter Atkins & Loretta Jones, Kemiska principer: strävan efter insikt [Variation in shielding effect]