Ecranare electronică
Ecranarea electronică este reducerea atracției nucleare nete asupra unui electron din cauza repulsiei exercitate de ceilalți electroni. Nu este un „ecran” rigid: intensitatea depinde de distribuția radială, de penetrarea orbitalului și de poziția electronilor de ecranare în învelișuri interne sau în același înveliș.
Cum funcționează ecranarea
Repulsia electron–electron. Fiecare electron este atras de nucleul pozitiv și respins de ceilalți electroni. Pentru un electron exterior, o mare parte a densității interne se află mai aproape de nucleu și reduce atracția netă.
Electronii de miez. Electronii din învelișuri principale mai joase ecranează puternic electronii de valență deoarece densitatea lor se află aproape integral în interiorul regiunii de valență.
Electronii din același înveliș. Distribuțiile cu același n se suprapun mult și se ecranează doar parțial. De aceea sarcina nucleară efectivă tinde să crească de-a lungul unei perioade.
Penetrare s, p, d, f
La n comparabil, penetrarea scade aproximativ s>p>d>f. Un orbital mai penetrant ajunge mai aproape de nucleu și este mai puțin ecranat.
Ecranarea și periodicitatea
De-a lungul unei perioade
Numărul protonilor crește, iar electronii noi intră în același înveliș principal. Ecranarea incompletă permite adesea contracția atomilor.
În josul unei grupe
Un înveliș principal nou mărește distanța și introduce un strat intern suplimentar, astfel încât ecranarea devine mai puternică.
Metalele alcaline
Li și K au câte un electron ns¹, dar electronul 4s al K este ecranat de mai multe învelișuri interne pline.
Halogenii
F și Cl au atracție nucleară puternică, însă în Cl învelișul suplimentar mărește distanța și ecranarea.
Modificați valoarea — rezultatul se actualizează imediat.
O imagine mai precisă
S nu este universal
Ecranarea depinde de electronul ales; orbitalii diferiți ai aceluiași atom au penetrare și repulsie medie diferite.
Regulile lui Slater
Regulile lui Slater oferă o estimare empirică structurată pentru S, atribuind ponderi diferite electronilor din același, precedentul și învelișurile mai profunde.
Relaxarea orbitalilor
După adăugarea sau îndepărtarea unui electron, orbitalii rămași se reorganizează. Ecranarea ionului nu este identică cu cea a atomului neutru.
Corelația electronică
Mișcările instantanee ale electronilor sunt corelate; un model simplu cu învelișuri sferice nu descrie întreaga problemă multielectronică.
Energia de ionizare
Ecranarea mai puternică și distanța mai mare ușurează în general îndepărtarea unui electron de valență.
Dimensiunea atomilor și ionilor
Ecranarea participă la balanța care determină raza. Formarea unui cation poate reduce puternic repulsia electron–electron și poate contracta norul electronic.
Afinitatea electronică
La adăugarea unui electron, repulsia suplimentară concurează cu atracția nucleară, explicând abateri reale ale afinității electronice.
Exerciții
Na și Cl
De ce Cl este de obicei mai mic decât Na în aceeași perioadă?
Soluție
Sarcina nucleară crește, iar electronii 3s/3p nu se ecranează complet; atracția netă este mai mare la Cl.
Li și K
De ce electronul de valență al K se îndepărtează mai ușor?
Soluție
Electronul 4s este mai departe și este ecranat de mai multe învelișuri interne pline.
3s și 3p
Care orbital pătrunde mai mult spre nucleu?
Soluție
3s, deci este mai puțin ecranat decât 3p.