Vetenskap

Effektiv kärnladdning — Kärnans fulla laddning och den upplevda

Nedåt i en grupp tillkommer nya elektronskal. Valenselektronerna ligger längre från kärnan och skärmas av fler inre elektroner. Även om Z ökar kraftigt blir den direkta attraktionen på de yttersta elektronerna därför inte proportionellt större.

Kärnans fulla laddning och den upplevda

Nedåt i en grupp tillkommer nya elektronskal. Valenselektronerna ligger längre från kärnan och skärmas av fler inre elektroner. Även om Z ökar kraftigt blir den direkta attraktionen på de yttersta elektronerna därför inte proportionellt större.

Varför Z_eff inte bara är Z minus antal inre elektroner

Slaterregler ger enkla empiriska uppskattningar av skärmningskonstanter och Z_eff. Mer avancerade kvantkemiska beräkningar behandlar elektronkorrelation och orbitaler mer realistiskt. Z_eff ska därför ses som ett användbart begrepp, inte som ett unikt exakt mätvärde för varje elektron.

Trend över en period

Högre effektiv kärnladdning kan hålla valenselektroner tätare, påverka atomstorlek och ändra hur lätt elektroner avlägsnas eller attraheras i bindningar. Begreppet binder därför samman flera periodiska trender med en gemensam fysisk orsak.

Trend nedåt i en grupp

När Z_eff ökar stabiliseras orbitaler ofta energetiskt eftersom elektronen binds starkare till kärnan. Men olika orbitaler påverkas olika mycket beroende på penetration och skärmning. Därför kan förändringar i Z_eff också bidra till att förklara varför s-, p-, d- och f-orbitalers relativa energier skiftar mellan olika atomer.

Effektiv kärnladdningZ_eff ≈ Z − S

Kärnans fulla laddning och den upplevda

Varför ökar Z_eff för valenselektroner ofta från vänster till höger i samma period trots att antalet elektroner också ökar?

Slaterregler ger enkla empiriska uppskattningar av skärmningskonstanter och Z_eff. Mer avancerade kvantkemiska beräkningar behandlar elektronkorrelation och orbitaler mer realistiskt. Z_eff ska därför ses som ett användbart begrepp, inte som ett unikt exakt mätvärde för varje elektron.