Ефективний заряд ядра
Ефективний заряд ядра Z_ефф описує, наскільки сильно конкретний електрон у багатоелектронному атомі в середньому притягується до ядра. Реальний ядерний заряд дорівнює +Зе, але інші електрони частково екранують це притягання. У простій моделі Z_ефф≈Z−S, де S — константа екранування.
Це не новий реальний заряд
У ядрі й далі Z протонів. Z_ефф не означає зменшення кількість протонів, а є ефективний параметр для чисте тяжіння, яке відчуває вибраний електрон.
Електрони на різних орбіталі того самого атом можуть відчувати різний Z_ефф через відмінні проникнення і радіальний розподіл.
Екранування і проникнення
Основні електрони зазвичай ближче до ядро і послаблюють тяжіння для зовнішні електрони. Екранування однієї оболонки слабше.
Для однакового n типовий порядок проникнення s>p>d>f. Тому ns електрон може відчувати більший ефективне ядерне тяжіння, ніж np.
Результат
Результат:
Тренд у періоді
Зліва направо Z зростає, а нові валентні електрони додаються приблизно в ту саму основна оболонка.
Екранування не зростає так швидко, як ядерний заряд, тому Z_ефф валентних електрони загалом збільшується. Це сприяє зменшенню атомний радіус і росту енергія іонізації.
Тренд униз групою
Униз групою додаються зайняті снарядами. Ядерний заряд збільшується, але зростають також відстань і екранування.
Тому правило «більший Z завжди означає менший атом» без урахування n не працює.
Правила Слейтера
Правила Слейтера дають напівемпіричну оцінку S. Вони корисні для тенденції, але не є точний квантовий розрахунок.
У реальному багатоелектронне екранування атомів визначається хвильові функції, орбітальні форми та електронна кореляція.
d- і f-екранування
d і особливо f електрони екранують зовнішні електрони гірше, ніж припускає проста підрахунок снарядів картина.
Бідний 4f екранування є важливою причиною скорочення лантаноїдів і впливає на радіуси 5d елементів.
Зв’язок із властивостями
Більший Z_ефф зазвичай означає сильніше тяжіння, менший характерний радіус і складніше видалення електронів.
Але оболонка/структура підоболонки та створення пари створюють винятки, тому Z_ефф не є єдиним поясненням усіх періодичні тренди.
Як перевіряти модель
Z_ефф не є однією безпосередньо вимірюваною константою атом. Його оцінюють моделями, а вплив бачать у орбітальні енергії, енергії іонізації та радіальні розподіли.
Одне S не можна застосовувати до всіх електрони: екранування залежить від орбітальне проникнення і того, які електрони лежать усередині її радіальний розподіл.
Розібраний приклад
Проста модель
Z=11, S=8,8.
Розв’язання
Z_ефф≈2,2.
Через період
Що відбувається з валентність Z_ефф?
Розв’язання
Загалом зростає.
проникнення
Що сильніше проникає, 3s чи 3p?
Розв’язання
3s.