Введение

Уменьшение притяжения между электроном и ядром – атомный эффект.

В химии эффект экранирования, иногда называемый атомным экранированием или экранированием электронов, описывает уменьшение притяжения между электроном и ядром в любом атоме, содержащем более одного электрона. Эффект экранирования можно определить как снижение эффективного ядерного заряда, действующего на электронное облако, из-за различий в силах притяжения, испытываемых электронами в атоме. Это частный случай экранирования электрического поля. Этот эффект также имеет значение в различных областях материаловедения.

Сила на электронную оболочку

Чем шире электронные оболочки в пространстве, тем слабее электрическое взаимодействие между электронами и ядром из-за экранирования. В общем случае, электронные оболочки (s, p, d, f) можно упорядочить следующим образом, где S – величина экранирующего эффекта, оказываемого данной орбиталью на остальные электроны.

Описание

В водороде или любом другом атоме в группе 1А периодической таблицы (атомах, имеющих только один валентный электрон), сила, действующая на электрон, столь же велика, как и электромагнитное притяжение со стороны ядра атома. Однако, когда участвует больше электронов, каждый электрон (в n-ой оболочке) испытывает не только электромагнитное притяжение от положительного ядра, но и силы отталкивания от других электронов в оболочках от 1 до n. Это приводит к тому, что результирующая сила, действующая на электроны во внешних оболочках, значительно меньше по величине; следовательно, эти электроны связаны с ядром не так сильно, как электроны, находящиеся ближе к ядру. Это явление часто называют эффектом проникновения орбитали. Теория экранирования также вносит вклад в объяснение того, почему электроны валентной оболочки легче удаляются из атома. Кроме того, существует эффект экранирования, возникающий между подуровнями в пределах одного и того же основного энергетического уровня. Электрон в s-подуровне способен экранировать электроны в p-подуровне того же основного энергетического уровня. Величину экранирующего эффекта сложно рассчитать точно из-за квантовомеханических эффектов. В качестве приближения мы можем оценить эффективный ядерный заряд на каждом электроне следующим образом: где Z – число протонов в ядре, а – среднее число электронов между ядром и рассматриваемым электроном. можно определить, используя квантовую химию и уравнение Шрёдингера, или эмпирические формулы Слейтера. В спектроскопии обратного рассеяния Резерфорда поправка, обусловленная электронным экранированием, модифицирует кулоновское отталкивание между падающим ионом и ядром-мишенью на больших расстояниях. Это эффект отталкивания, вызванный внутренним электроном на внешний электрон.