प्रभावी नाभिकीय आवेश

किसी इलेक्ट्रॉन को नाभिक का पूरा +ज़ी चार्ज महसूस नहीं होता क्योंकि अन्य इलेक्ट्रॉनों की स्क्रीनिंग और इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण से आकर्षण घटाते हैं। इस शुद्ध आकर्षण को प्रभावी परमाणु प्रभार Z_प्रभाव से व्यक्त किया जाता है।

Z_प्रभाव की अवधारणा

हाइड्रोजन जैसा सन्निकटन में इलेक्ट्रॉन केवल परमाणु प्रभार Z देखता है। बहु-इलेक्ट्रॉन परमाणु में अन्य इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण और स्थानिक वितरण के कारण शुद्ध आकर्षण बदलते हैं। सरल अंकन Z_प्रभाव=Z−S परिरक्षण स्थिरांक S के साथ उपयोग होती है।

Z_प्रभाव किसी परमाणु का एक सार्वभौमिक एकल संख्या नहीं; अलग कक्षाएँ/इलेक्ट्रॉन अलग रेडियल वितरण के कारण अलग प्रभावी आकर्षण अनुभव कर सकते हैं।

एक अवधि के पार

अवधि में प्रोटोन संख्या हर कदम एक बढ़ता है, जबकि जोड़ा गया इलेक्ट्रॉन अक्सर उसी प्रमुख खोल में आता है। समान-कोश इलेक्ट्रॉन परिरक्षण देते हैं लेकिन भीतरी खोल जितना प्रभावी नहीं। इसलिए वैलेंस Z_प्रभाव सामान्यतः बाएं से दाएं बढ़ता है।

यह बढ़ता आकर्षण परमाणु त्रिज्या को घटाने और आयनीकरण ऊर्जा को सामान्यतः बढ़ाने में योगदान देता है, हालांकि उपकोश और युग्म अपवाद होती हैं।

एक समूह के नीचे

समूह में नीचे जाते समय Z बहुत बढ़ता है, पर नए भीतरी खोल भी जुड़ते हैं और वैलेंस इलेक्ट्रॉन का n तथा रेडियल दूरी बढ़ता है। परिरक्षण और दूरी का प्रभाव अक्सर मजबूत परमाणु प्रभार को काफी ऑफसेट करते हैं।

इसलिए केवल Z_प्रभाव से समूह प्रवृत्ति नहीं समझना चाहिए; कक्षीय आकार और प्रमुख क्वांटम संख्या भी महत्वपूर्ण हैं।

स्लेटर नियम

स्लेटर's नियम अनुमानित परिरक्षण स्थिरांक देकर गुणात्मक/अर्धविरामात्मक Z_प्रभाव अनुमान करती हैं। विभिन्न इलेक्ट्रॉन समूह को अलग परिरक्षण भार दिए जाते हैं।

यह सटीक क्वांटम गणना नहीं। हार्ट्री-फॉक या घनत्व-कार्यात्मक तरीके इलेक्ट्रॉन घनत्व और इंटरैक्शन को अधिक स्वयं निरंतर उपचार करें करते हैं।

रसायन शास्त्र से संबंध

ग्रेटर वैलेंस Z_इफ़ इलेक्ट्रॉन को कड़ा बंधन कर सकती है, जिससे छोटी त्रिज्या, उच्च आयनीकरण ऊर्जा और संबंध ध्रुवीयता रुझान प्रभावित होते हैं।

लेकिन रासायनिक व्यवहार केवल पृथक-परमाणु Z_प्रभाव पर निर्भर नहीं; कक्षीय अधिभोग, इलेक्ट्रॉन आत्मीयता, ऑक्सीकरण अवस्था और आणविक वातावरण भी बदलते हैं।

रेडियल निर्भरता

प्रभावी परमाणु आकर्षण रेडियल स्थिति के साथ भी बदल सकती है। इलेक्ट्रॉन नाभिक के बहुत पास हो तो बाहरी इलेक्ट्रॉन लगभग बाहर रह जाते हैं और इलेक्ट्रॉन बड़ा प्रभावी चार्ज महसूस कर सकती है; दूर क्षेत्र में परिरक्षण अधिक पूर्ण दिखती है।

इसलिए एक कक्षीय के लिए उद्धृत Z_प्रभाव अक्सर औसत/अनुमानित वर्णनकर्ता है, सटीक शास्त्रीय आवेश नाभिक पर स्थित होता है नहीं।

अभ्यास

सरल अनुमान

Z=11 और S≈10।

हल: Z_प्रभाव≈1।

काल प्रवृत्ति

Na से Cl की ओर।

हल: वैलेंस Z_प्रभाव सामान्यतः बढ़ती है।

क्या Z_प्रभाव=Z−कोर इलेक्ट्रॉन सटीक है?

नहीं।

हल: समान-शैल परिरक्षण और पैठ के कारण S सरल पूर्णांक नहीं।