Efektiivne tuumalaeng

See pole uus tegelik tuumalaeng

Tuumal on endiselt Z prootonit. Z_eff on efektiivne parameeter net attraction'i kirjeldamiseks, mitte väide, et osa prootoneid „kaob“.

Sama aatomi eri orbitaalide elektronid võivad kogeda erinevat Z_eff väärtust, sest nende penetration ja radial distribution erinevad.

Shielding ja penetration

Core electrons paiknevad keskmiselt tuumale lähemal ja vähendavad outer electron'i kogetavat tõmmet. Same-shell shielding on nõrgem.

Sama n korral tungib s-orbitaal tavaliselt tuumale lähemale kui p, d või f. Seetõttu võib ns elektron tunda suuremat effective attraction'it.

Kokkuvõtliku reeglina võib sama principal shell'i penetration order kirjutada s>p>d>f.

Trend perioodis

Perioodis vasakult paremale kasvab Z, samal ajal lisanduvad valence electrons ligikaudu samasse principal shell'i.

Shielding ei kasva sama kiiresti kui Z, mistõttu valence Z_eff üldiselt suureneb. See aitab vähendada atomic radius't ja suurendada ionization energy't.

Trend rühmas

Rühmas allapoole lisanduvad occupied shells. Nuclear charge küll kasvab, kuid kasvavad ka electron distance ja shielding.

Seetõttu ei saa kasutada lihtsat reeglit „suurem Z tähendab alati väiksemat aatomit“.

Slateri reeglid

Slateri reeglid annavad pool-empirilise viisi shielding constant S hindamiseks. Need sobivad trendide mõistmiseks, kuid ei ole täpne quantum calculation.

Tegelikus many-electron atom'is kirjeldavad screening'ut wavefunctions, orbital mixing ja electron correlation.

d- ja f-elektronid

d- ja eriti f-elektronid shieldivad outer electrons vähem efektiivselt kui lihtne shell-counting võiks oletada.

4f poor shielding aitab põhjustada lanthanide contraction'i ja mõjutab 5d elementide suurusi.

Seos mõõdetavate trendidega

Suurem Z_eff tähendab tavaliselt tugevamat attraction'it, väiksemat characteristic radius't ja raskemat electron removal'it, kuid shell/subshell structure jääb oluliseks.

Z_eff on selgitav mudel, mitte universaalne arv, mis üksinda määrab kõik periodic anomalies.

Kuidas mudelit kontrollida

Z_eff ei ole üks otseselt mõõdetav aatomikonstant. Seda hinnatakse mudelitest ja selle mõju nähakse orbital energies'is, ionization energies'is ning radial distributions'is.

Kui kaks lihtsat Z−S hinnangut annavad eri väärtuse, tuleb kontrollida, millise electron'i ja orbital'i kohta S arvutati. Üks universaalne Z_eff kogu aatomile oleks liiga jäme kirjeldus.

Lahendatud näide