Mini-kurzus
Elektronárnyékolás
Az elektronárnyékolás azt jelenti, hogy a többi elektron taszítása csökkenti a kiválasztott elektron által érzett nettó magvonzást. Nem valódi, merev „pajzs”: nagysága a radiális eloszlástól, a penetrációtól és attól függ, hogy az árnyékoló elektronok belső vagy azonos főhéjban vannak-e.
Az árnyékolás fizikai eredete
Elektron–elektron taszítás. Minden elektron vonzódik a pozitív maghoz és taszítja a többi elektront. Külső elektron esetén a belső elektronsűrűség jelentős része a mag és a külső tartomány között helyezkedik el.
Törzselektronok. Az alacsonyabb főhéjak elektronjai a vegyértékelektron számára erős árnyékolók, mert többnyire annak radiális tartományán belül vannak.
Azonos héjú elektronok. Azonos n esetén a radiális eloszlások erősen átfednek, ezért az elektronok csak részlegesen árnyékolják egymást. Ez teszi lehetővé, hogy Zₑff perióduson belül növekedjen.
s, p, d, f penetráció
Hasonló n mellett a penetráció minőségileg s>p>d>f. A jobban penetráló pálya közelebb jut a maghoz és kevésbé árnyékolt.
Árnyékolás és periódusosság
Perióduson belül
A protonszám nő, miközben az új elektronok ugyanabba a főhéjba lépnek. Az azonos héjú árnyékolás nem tökéletes, ezért az atomok gyakran összehúzódnak.
Csoportban lefelé
Új főhéj és új belső elektronsűrűség jelenik meg. A vegyértékelektron távolabb kerül és erősebben árnyékolt, ezért a sugár általában nő.
Alkálifémek
Li és K egyaránt ns¹ vegyértékszerkezetű, de K 4s elektronját több zárt belső héj árnyékolja, ezért lazábban kötött.
Halogének
F és Cl nagy magtöltése erősen vonzza a külső elektronokat, de Cl esetén az új főhéj nagyobb távolságot és árnyékolást ad.
Módosítsa az értéket — az eredmény azonnal frissül.
Pontosabb kép
S nem univerzális
Az árnyékolási állandó attól függ, melyik elektront vizsgáljuk; ugyanazon atomban különböző pályák más penetrációt és más átlagos taszítást tapasztalnak.
Slater-szabályok
A Slater-szabályok rendezett empirikus becslést adnak S-re, eltérő súlyt rendelve az azonos, az előző és a mélyebb héjak elektronjaihoz.
Pályarelaxáció
Elektron eltávolítása vagy hozzáadása után a megmaradó pályák átrendeződnek. Az ion árnyékolása ezért nem azonos a semleges atoméval.
Elektronkorreláció
Az elektronok pillanatnyi mozgása korrelált; egy egyszerű gömbhéj-kép nem ír le minden energiát. Pontos számokhoz sok-elektronos kvantummechanika kell.
Ionizációs energia
Erősebb árnyékolás és nagyobb távolság általában megkönnyíti a vegyértékelektron eltávolítását.
Atom- és ionsugár
Az árnyékolás a méretet meghatározó egyensúly része. Kationképződéskor a csökkent elektron–elektron taszítás jelentős összehúzódást okozhat.
Elektronaffinitás
Elektron hozzáadásakor az új taszítás versenyez a magvonzással, ezért az elektronaffinitás nem követ egyszerű, sima trendet.
Feladatok
Na és Cl
Miért kisebb általában a Cl sugara, mint a Na-é ugyanabban a periódusban?
Megoldás
A magtöltés erősen nő, miközben a 3s/3p elektronok csak részlegesen árnyékolják egymást; a nettó vonzás nagyobb Cl-ben.
Li és K
Miért könnyebb a K vegyértékelektronját eltávolítani, mint a Li-ét?
Megoldás
A 4s elektron távolabb van és több zárt belső héj árnyékolja.
3s és 3p
Melyik penetrál erősebben a mag közelébe?
Megoldás
A 3s. Radiális eloszlása nagyobb belső sűrűséget tartalmaz, így kisebb árnyékolást tapasztal.