עבריתHE⌄
מיסוך אלקטרוני
מיסוך אלקטרוני הוא הפחתת המשיכה של הגרעין לאלקטרון מסוים בגלל צפיפות האלקטרונים האחרים. אין באטום מסך קשיח; זו תוצאה של פוטנציאל אלקטרוסטטי ממוצע ושל חדירת האורביטלים לאזורים פנימיים.
המקור הפיזיקלי
באטום רב־אלקטרוני הגרעין מושך את כל האלקטרונים והאלקטרונים דוחים זה את זה. עבור אלקטרון חיצוני מתקבלת משיכה נטו חלשה מזו של גרעין חשוף.
אלקטרונים פנימיים ממסכים חזק
רוב הצפיפות של קליפות פנימיות נמצאת בין הגרעין לאזור הערכיות, ולכן היא מפחיתה מאוד את הפוטנציאל הגרעיני שהאלקטרון החיצוני חש.
מיסוך באותה קליפה חלקי
אורביטלים באותה קליפה חופפים. אלקטרון ערכיות אינו נמצא תמיד מחוץ לשאר אלקטרוני הערכיות, ולכן המיסוך ביניהם חלקי.
אין גבולות כדוריים קשיחים
אורביטלים הם התפלגויות הסתברות חופפות. ספירה גאומטרית פשוטה של "אלקטרונים בפנים" אינה נותנת מיסוך מדויק.
מיסוך וחדירה
ככל שאורביטל חודר יותר קרוב לגרעין, חלק מצפיפותו רואה פחות מיסוך. לכן s חודר בדרך כלל יותר מ־p, d ו־f באותה סביבה.
חותם בטבלה המחזורית
השינוי במיסוך עם מספר הקליפות וסוג תת־הקליפה מסביר חלק מרכזי ממגמות הרדיוס ואנרגיית היינון.
במורד קבוצה
קליפה נוספת מגדילה מרחק ומוסיפה צפיפות פנימית, ולכן הרדיוס גדל ואנרגיית היינון הראשונה נוטה לרדת.
לאורך מחזור
אלקטרונים חדשים נכנסים בדרך כלל לאותה קליפה, והמיסוך אינו גדל כמו Z. לכן המשיכה האפקטיבית עולה והרדיוס נוטה לקטון.
מיסוך d
אלקטרוני d ממסכים אלקטרונים חיצוניים באופן פחות יעיל מקליפות s,p פנימיות סגורות. לכן יש כיווץ מתון לאורך סדרת מעבר.
מיסוך f וכיווץ לנתנידי
אלקטרוני 4f ממסכים בצורה חלשה יחסית; העלייה במטען הגרעיני עוברת אל הענן החיצוני וגורמת לכיווץ הדרגתי לאורך הלנתנידים.
אומדן ופרשנות
מודל מיסוך טוב מפריד בין מיסוך, מרחק ואנרגיית אורביטל במקום להשתמש באותה מילה לכל התופעות.
קבוע המיסוך S
ב־Z_eff≈Z−S הערך S מרכז את השפעת האלקטרונים האחרים. הוא תלוי באורביטל הנבדק ובמודל האומדן.
כללי סלייטר
כללי סלייטר נותנים משקלים שונים לאלקטרונים לפי הקליפה והקבוצה. הם שימושיים בלימוד אך אינם תחליף לחישוב קוונטי עצמי־עקבי.
מיסוך אינו מרחק
רדיוס יכול לגדול בגלל n גדול יותר גם בלי שינוי פשוט במיסוך, וחדירה יכולה לשנות מיסוך בלי "מרחק" יחיד. חשוב להפריד בין המושגים.
מיסוך אינו כל האנרגיה
מיסוך חזק נוטה להחליש קשירה, אך זיווג, החלפה, רלקסציה ומבנה תתי־קליפות משפיעים גם על אנרגיות יינון מדודות.
יש להבחין גם בין מיסוך בתמונה קבועה לבין תגובת ענן האלקטרונים. לאחר יינון או יצירת קשר הצפיפות מסתדרת מחדש, ולכן השדה שכל אלקטרון חש משתנה. רלקסציה זו מסבירה מדוע קבוע מיסוך יחיד אינו יכול לנבא לבדו את כל אנרגיות האטום.
תרגילים פתורים
Li ו־Na
באיזה אטום המיסוך של אלקטרון הערכיות גדול יותר?
פתרון
ב־Na, מפני שאלקטרון 3s רואה שתי קליפות פנימיות כמעט מלאות לעומת 2s ב־Li.
לאורך מחזור
מדוע המיסוך אינו מבטל את העלייה במשיכה מ־Na ל־Cl?
פתרון
האלקטרונים הנוספים נכנסים לאותה קליפה ואינם ממסכים את תוספת Z במלואה, ולכן Z_eff עולה בדרך כלל.
לנתנידים
מה תפקיד 4f בכיווץ הלנתנידי?
פתרון
מיסוך 4f אינו יעיל מספיק, ולכן העלייה במטען הגרעיני מכווצת את הענן החיצוני.