Effektiv Kärladung
De Kär enthält Z Protonen, mee eng Elektron an engem Vill-Elektronen-Atom reagéiert net op déi voll Ladung +Ze, wéi wann déi aner Elektronen net do wieren. Déi effektiv Kärladung beschreift déi netto Unzéiung nodeems Elektronenofschiermung an Orbitalpenetratioun berücksichtegt goufen.
Vun der Kärladung zur effektiver Unzéiung
Kärladung an d’Ladung, déi eng Elektron spiert
Beim Waasserstoff ass den Ënnerscheed einfach: eng Elektron gesäit e Kär mat Z = 1, an et gëtt keng aner Elektron, déi ofschierme kann. An engem Atom mat ville Elektrone gëtt all Elektron vum Kär ugezunn an vun den aneren Elektronen ofgestouss. Dat ass e quantephysikalescht Vill-Kierper-Problem, keng klassesch negativ Schuel, déi een einfach vun der Kärladung ofzéie kéint.
Eng nëtzlech Approximatioun ass Zeff = Z − S, wou S d’Ofschiermung duerch déi aner Elektrone representéiert. De Wäert bezitt sech op eng bestëmmten Elektron oder en Orbital. Kär- a Valenzelektrone vum selwechten Atom kënnen dofir ganz verschidden effektiv Kärladunge spieren.
Kärelektron
Ass dacks no beim Kär a gëtt nëmme vun e puer Elektronen ofgeschiermt. Déi effektiv Unzéiung ass grouss.
Valenzelektron
Ass normalerweis méi wäit dobaussen a gëtt vun de Kärelektronen ofgeschiermt; si spiert däitlech manner wéi déi voll Kärladung.
Penetratioun ännert d’Ofschiermung
Elektronen beweege sech net op dënne kreesfërmege Schuelen. Orbitaler hunn radial Wahrscheinlechkeetsverdeelungen. Bei vergläichbare Haaptschuele penetréiert en s-Orbital méi staark bis no un de Kär wéi p, duerno d a f. Elektronendicht, déi méi wäit no banne reecht, ass manner ofgeschiermt a spiert eng méi staark Kärunzéiung.
Verännerung am Periodesystem
An enger Period klëmmt Z méi staark wéi d’Ofschiermung
Vun engem Element zum nächste bannent enger Period kënnt e Proton dobäi, an déi zousätzlech Elektron geet meeschtens an déi selwecht Haaptschuel. Elektronen an der selwechter Schuel schiermen net komplett. Eng zousätzlech positiv Kärladung gëtt dofir net duerch eng voll Eenheet Ofschiermung kompenséiert; d’effektiv Kärladung op d’Valenzelektrone klëmmt am Allgemengen.
Dat dréit souwuel zur Ofnam vum Atomradius wéi och zum allgemenge Wuesse vun der éischter Ioniséierungsenergie vu lénks no riets bäi. Béid Trends komme vun der selwechter Konkurrenz tëscht Kärladung, Ofschiermung an Orbitalgréisst.
No ënnen an enger Grupp ännert eng nei Schuel d’Gläichgewiicht
No ënnen an enger Grupp klammen Z an d’Zuel vun de besate Schuelen. D’Valenzelektron ass an enger méi grousser Haaptschuel a gëtt staark vun den bannenzege Elektronen ofgeschiermt. Dofir kann déi baussenzeg Elektron relativ schwaach gebonne bleiwen, obwuel de Kär méi Protonen huet.
Schwaach d- a f-Ofschiermung hannerléisst Spueren
d- a virun allem f-Elektrone kompenséieren déi zouhuelend Kärladung fir baussenzeg Elektronen net komplett. Dat dréit zu graduelle Kontraktiounen an Iwwergangsserien an zur Lanthanidekontraktioun bäi. Dëst hëlleft ze verstoen, firwat Zr an Hf iwwerraschend änlech Radien hunn, obwuel Hf eng Period méi déif steet.
Schätzungen a Grenze vum Modell
Slater-Reegele ginn eng kontrolléiert Schätzung
D’Slater-Reegele verdeelen empiresch Ofschiermungsbäiträg no der Positioun vun den aneren Elektronen. Si si praktesch fir Vergläicher a Rechnung mat der Hand, awer keng exakt Léisung vun der Quantephysik. An engem richtegen Atom passen d’Orbitaler sech géigesäiteg un, an Elektronekorrelatioun léisst sech net komplett an enger eenzeger Zuel S zesummefaassen.
Zeff ass dofir weder eng direkt gemoosse Ladung nach eng universell Konstant vun engem Element. Et ass eng kompakt Modellgréisst fir déi netto Kärunzéiung op eng bestëmmten Elektron.
Übungen
Natrium a Chlor
Na a Cl hunn hir Valenzelektronen an der Haaptschuel n = 3. Bei wéi engem Element ass déi effektiv Kärladung op d’Valenz méi grouss?
Léisung
Beim Chlor. De Kär huet sechs Protonen méi, wärend déi zousätzlech Elektronen an der selwechter Schuel dës extra Kärladung nëmmen deelweis ofschiermen.
Kär- oder Valenzelektron
Wéi eng Elektron spiert an engem Atom normalerweis eng méi grouss effektiv Kärunzéiung: eng 1s-Elektron oder eng baussenzeg Valenzelektron?
Léisung
D’1s-Elektron. Si hält sech vill méi dacks no beim Kär op a gëtt vun manner Elektronendicht ofgeschiermt.
Firwat keng eenzeg Atomgréisst?
Firwat ass et falsch, allen Elektronen an engem Atom genee dee selwechten Zₑff zouzeweisen?
Léisung
Well Ofschiermung a Penetratioun vum konkreten Orbital ofhänken. Kär- a Valenzelektronen hunn aner räimlech Verdeelungen a spieren dofir net déi selwecht netto Unzéiung.