Elektronsko zasenčenje
Elektroni v večelektronskem atomu se medsebojno odbijajo, zato valenčni elektron ne občuti polne privlačnosti naboja +Z jedra. Zasenčenje opisuje to zmanjšanje rezultantne privlačnosti. Ni toga „pregrada“ med jedrom in elektronom, temveč posledica prostorskih verjetnostnih porazdelitev vseh elektronov.
Kaj pomeni zasenčenje
Notranji elektroni imajo večino gostote bliže jedru kot valenčni elektroni. Njihov negativni naboj delno zmanjša električno delovanje jedra v bolj oddaljenem območju. Približno to zapišemo Z_eff = Z − S, kjer S predstavlja efektivno zasenčenje.
Zasenčenje ni natančno pravilo „en elektron izniči en proton“. Elektronski oblaki se prekrivajo in vsak elektron ima razpršeno prostorsko verjetnost, zato je učinkoviti S odvisen od opazovane orbitale.
Penetracija: s, p, d in f niso enako zasenčene
Orbitala s iste lupine ima več gostote blizu jedra kot p; p navadno prodira bolj kot d in d bolj kot f. Bolj prodirajoči elektron je pogosteje znotraj gostote drugih elektronov in je zato manj učinkovito zasenčen.
Zato ne moremo trditi, da imajo vsi elektroni z istim n enako razdaljo in enako zasenčenje. V večelektronskih atomih oblika orbitale spremeni njeno energijo in občuteni Z_eff.
Razišči vpliv zasenčenja
Elektroni iste lupine se zasenčijo nepopolno
Po periodi dodatni valenčni elektroni vstopajo v isto glavno lupino. Medsebojno zasenčenje narašča, vendar počasneje kot jedrski naboj Z. Z_eff zato navadno narašča v desno, atomski polmer pa se zmanjšuje.
Isti mehanizem pomaga razložiti rast prve ionizacijske energije po periodi. Odstopanja pri spremembi podlupine ali parjenju kažejo, da zasenčenje ni edini energijski dejavnik.
Nove lupine povečajo zasenčenje navzdol po skupini
Navzdol po skupini je valenčni elektron v višji lupini, med njim in jedrom pa so dodatne zasedene lupine. Razdalja in zasenčenje rasteta, zato so valenčni elektroni kljub večjemu Z navadno šibkeje vezani.
To pojasni splošno rast atomskega polmera in padec prve ionizacijske energije v številnih skupinah. Trend pa nastane zaradi skupnega vpliva Z, razdalje, zasenčenja in podlupinske zgradbe.
Slabo zasenčenje d in f pušča periodni podpis
Elektroni d in posebej f zunanje elektrone zasenčijo manj učinkovito, kot bi sklepali iz preprostega štetja lupin. V seriji lantanoidov dodajani elektroni 4f ne kompenzirajo v celoti naraščajočega Z.
Posledica je postopno večja efektivna privlačnost in lantanoidna kontrakcija. Podobne podrobnosti vplivajo na velikosti prehodnih kovin, ionizacijske energije in kemijo težjih elementov.
Rešeni primeri
1. Močnejše zasenčenje
Rešitev
Pri istem Z večji S pomeni manjši Z_eff, torej šibkejšo efektivno privlačnost zunanjega elektrona.
2. Orbitala s in orbitala p
Rešitev
V isti lupini orbitala s bolj prodira k jedru, zato je njen elektron navadno manj zasenčen kot elektron p.
3. Lantanoidi
Rešitev
Elektroni 4f slabo zasenčijo, zato naraščajoči Z povečuje efektivno privlačnost in povzroča lantanoidno kontrakcijo.