Mini-kurzus
Effektív magtöltés
Az effektív magtöltés azt fejezi ki, mekkora nettó pozitív vonzást érez egy elektron a több-elektronos atomban a valódi +Ze magtöltés és a többi elektron árnyékoló hatásának eredőjeként. Közelítően Zeff=Z−S.
Miért nem egyszerűen Z?
Egy külső elektron vonzódik a maghoz, de közben taszítják a többi elektronok. A belső elektronok részben csökkentik a külső elektron által érzékelt nettó vonzást. Ezért egy nátrium vegyértékelektronja nem úgy viselkedik, mintha árnyékolás nélkül +11 töltésű pontmagot látna.
Az S árnyékolási tényező
S nem egyszerűen a belső elektronok száma. Az elektroneloszlás átfedése, az orbitál típusa és a behatolás is számít. Slater-szabályok például empirikus közelítést adnak S becslésére, de pontos kvantumkémiai számításban az effektív potenciál összetettebb.
Perióduson belüli trend
Balról jobbra Z nő, miközben az új elektronok többnyire ugyanabba a főhéjba kerülnek, ezért az árnyékolás nem kompenzálja teljesen a magtöltés növekedését. Zeff általában nő, ami hozzájárul az atomsugár csökkenéséhez és az ionizációs energia emelkedéséhez.
Csoporton lefelé
Új főhéjak jelennek meg, a külső elektron távolabb kerül és erősebben árnyékolt. A magtöltés ugyan nő, de a távolság és az árnyékolás miatt a vegyértékelektron kötése gyakran gyengül, ami például az alkálifémek ionizációs energiájának csökkenésében látható.
Behatolás
Azonos n mellett az s orbitál elektronja átlagosan jobban behatol a belső tartományba, mint a p, d vagy f elektron. Emiatt kevésbé árnyékolt és nagyobb effektív magvonzást érezhet. Ez szerepet játszik az alhéjak energiakülönbségében.
Nem mérhető egyetlen univerzális számmal
Zeff modellfüggő fogalom. Különböző elektronok és különböző közelítések eltérő értéket adhatnak. A fogalom célja a trendek megértése, nem egy minden helyzetben pontos, közvetlenül mérhető „új rendszám” bevezetése.
Kémiai következmények
Nagyobb effektív magvonzás erősebben kötheti a vegyértékelektronokat, befolyásolva az atomsugarat, ionizációs energiát, elektronegativitást és az oxidációs viselkedést. E trendek azonban több tényező eredői, ezért egyszerű Zeff-érvelés mellett az alhéjszerkezetet is figyelembe kell venni.
Próbáld ki
Miért nő általában az effektív magtöltés egy perióduson belül balról jobbra?
Megoldás
A protonszám minden lépéssel nő, miközben az új elektronok többnyire ugyanabba a főhéjba kerülnek, és nem árnyékolják teljesen a megnövekedett magtöltést. Így a vegyértékelektronok nettó magvonzása rendszerint erősödik.