การกำบังของอิเล็กตรอน

การป้องกันอิเล็กตรอน คือการที่ อิเล็กตรอน อื่นลดแรงดึงดูดเชิงผลระหว่าง นิวเคลียส กับ อิเล็กตรอน ที่สนใจ แกนอิเล็กตรอน มัก ป้องกันเวเลนซ์อิเล็กตรอน ได้มาก แต่ การเจาะ และรูปร่างของ วงโคจร ทำให้ภาพจริงซับซ้อนกว่าการนับ เปลือกหอย อย่างเดียว

ป้องกัน คืออะไร

การผลักกันของอิเล็กตรอน-อิเล็กตรอน ทำให้ อิเล็กตรอนชั้นนอก รู้สึกแรงดึงจาก นิวเคลียส ลดลง จึงสรุปด้วย Z_เอฟเฟค=Z−S ได้ใน การประมาณ

นี่ไม่ใช่การบังแบบแผ่นโลหะ คลาสสิค ที่ สนาม ด้านในเป็นศูนย์ เมฆอิเล็กตรอน ซ้อนทับกันและเป็น การกระจายควอนตัม

แกนกลาง กับ อิเล็กตรอนเปลือกเดียวกัน

แกนอิเล็กตรอนทำหน้าที่ป้องกันเวเลนซ์อิเล็กตรอน ได้ดีเพราะ ความหนาแน่น ส่วนใหญ่อยู่ระหว่าง นิวเคลียส กับ อิเล็กตรอนเปลือกเดียวกันบริเวณวาเลนซ์ ก็ โล่ แต่โดยทั่วไปน้อยกว่า

นี่คือเหตุผลว่าทำไมการเพิ่ม โปรตอน ข้าม ระยะเวลา ไม่ถูกชดเชยหมดโดย อิเล็กตรอน ที่เพิ่มใน เปลือก เดียวกัน

การเจาะ

การเจาะ วัดว่า ความหนาแน่นของอิเล็กตรอน เข้าใกล้ นิวเคลียส มากเพียงใด สำหรับ n เดียวกันลำดับโดยทั่วไป s>p>d>f วงโคจร ที่ ทะลุทะลวง มากจะถูก โล่ น้อยและรู้สึก Z_เอฟเฟค สูงกว่า

จึงทำให้ 2s กับ 2p ใน อะตอมหลายอิเล็กตรอน ไม่ เสื่อมโทรม เหมือน ไฮโดรเจนในอุดมคติ

แนวโน้มเป็นระยะ

ลง กลุ่ม มี เปลือกหอยหลัก เพิ่มทำให้ ป้องกัน และ ระยะรัศมี เพิ่ม เวเลนซ์อิเล็กตรอน จึง ผูกพันอย่างหลวมๆ ขึ้นได้ ข้าม การป้องกันแกนช่วงเวลา เปลี่ยนไม่มากแต่ Z เพิ่ม ทำให้ Z_เอฟเฟค มีแนวโน้มเพิ่ม

แนวคิดนี้เชื่อม รัศมีอะตอม, พลังงานไอออไนเซชัน และ อิเลคโตรเนกาติวีตี้ ได้ แต่ ข้อยกเว้นในท้องถิ่น ยังต้องดู อัตราการเข้าพักชั้นย่อย

ป้องกัน ใน ไอออน

เมื่อ อะตอม เสีย อิเล็กตรอน เป็น การผลักอิเล็กตรอนของแคตไอออน-อิเล็กตรอน และ ป้องกัน ลดลง อิเล็กตรอน ที่เหลือจึงรู้สึกแรงดึงสูงขึ้นและ ไอออนบวก มักเล็กกว่า อะตอมผู้ปกครอง

ประจุลบ รับ อิเล็กตรอน เพิ่มทำให้ การขับไล่ สูงขึ้นและ เมฆ ขยาย ใน ไอออนซีรีย์ไอโซอิเล็กทรอนิกส์ ที่ Z สูงกว่ามักมี รัศมี เล็กกว่า

ป้องกัน กับ พลังงานวงโคจร

เพราะ s ทะลุวงโคจร มากกว่า p,d,f ใน เปลือก เดียวกัน อิเล็กตรอน ใน s จึงมักรู้สึก Z_เอฟเฟค สูงและมี พลังงาน ต่ำกว่าใน อะตอมหลายอิเล็กตรอน

ลำดับนี้ช่วยอธิบาย การแยกชั้นย่อย และ เติมเต็มเทรนด์ แต่ใน ปฏิกิริยาระหว่างโลหะทรานซิชัน ระหว่าง 4s กับ 3d เปลี่ยนตาม อัตราการเข้าพัก และ ไอออนไนซ์ จึงไม่ใช่ บันไดแข็ง

การประมาณ ป้องกัน

กฎสเลเตอร์ แบ่ง อิเล็กตรอน เป็นกลุ่มและให้น้ำหนักต่อ S ต่างกันเพื่อประมาณ ป้องกัน อย่างรวดเร็ว วิธีนี้มีประโยชน์ทางการศึกษาและ การวิเคราะห์แนวโน้ม

แต่ ความหนาแน่นของอิเล็กตรอน จริงปรับตัวตามกันทั้งหมด การคำนวณเคมีควอนตัม จึงใช้ วงโคจร แบบ สม่ำเสมอในตนเอง แทนการกำหนด การป้องกันคงที่ แบบตายตัว

การป้องกันไม่ดี และ การหดตัวของแลนทาไนด์

d และโดยเฉพาะ f อิเล็กตรอนทำหน้าที่ปกป้องอิเล็กตรอนชั้นนอก ได้ไม่ดีเท่า s,p เพราะ การเจาะรัศมี ต่างกัน ผลนี้ทำให้ ประจุนิวเคลียร์ ที่เพิ่มตลอด ซีรีส์ ไม่ถูกชดเชยเต็มที่

การหดตัวของแลนทาไนด์ เป็นตัวอย่างสำคัญ: การเติม 4f อิเล็กตรอน ให้ ป้องกัน ไม่สมบูรณ์ ทำให้ แรงดึงดูดที่มีประสิทธิภาพ ต่อ อิเล็กตรอนชั้นนอก เพิ่มและ รัศมี ลดต่อเนื่อง

ผลของ การหดตัว ยังช่วยอธิบายความคล้ายกันของขนาดและ เคมี ระหว่าง องค์ประกอบการเปลี่ยนแปลง บางคู่ใน ระยะเวลา 5 และ 6

แบบฝึกหัด

การเจาะ

3s,3p,3d

เฉลย: 3s > 3p > 3d

ไอโซอิเล็กทรอนิกส์

O²⁻, F⁻, Na⁺, Mg²⁺

เฉลย: เมื่อ Z เพิ่ม รัศมี โดยทั่วไปลด

ข้าม ระยะเวลา

เปลือกหอยหลัก เกือบเหมือนเดิม

เฉลย: ป้องกัน เพิ่มไม่มาก จึง Z_เอฟเฟค สูงขึ้น