Kluczowa różnica między efektywnym ładunkiem jądrowym a efektem ekranowania polega na tym, że efektywny ładunek jądrowy jest atrakcyjnym dodatnim ładunkiem protonów jądrowych oddziałującym na elektrony walencyjne, podczas gdy efekt ekranowania polega na zmniejszeniu efektywnego ładunku jądrowego na tworzącej się chmurze elektronowej ze względu na różnicę sił przyciągania elektronów w atomie.
Efektywny ładunek jądrowy i efekt osłony są ze sobą powiązane. Efekt ekranowania odnosi się do elektronów rdzenia odpychających elektrony zewnętrzne, obniżając efektywny ładunek jądrowy jądra na elektronach zewnętrznych.
Co to jest efektywny ładunek jądrowy?
Efektywny ładunek jądrowy można opisać jako rzeczywistą ilość ładunku dodatniego doświadczanego przez elektron w atomie wieloelektronowym. Używamy terminu „skuteczny”, ponieważ efekt ekranowania ujemnie naładowanych elektronów może uniemożliwić wysokoenergetycznym elektronom doświadczanie pełnego ładunku jądrowego jądra. Dzieje się tak dzięki efektowi odpychania warstwy wewnętrznej.
Co więcej, efektywny ładunek jądrowy, którego doświadcza elektron, nazywa się ładunkiem jądra. Zazwyczaj możemy określić siłę ładunku jądrowego za pomocą stopnia utlenienia atomu. Większość fizycznych i chemicznych właściwości pierwiastków chemicznych można wyjaśnić w zależności od konfiguracji elektronicznej.
Rysunek 01: Efektywny ładunek jądrowy
Zazwyczaj wielkość potencjału jonizacyjnego zależy od wielkości atomu, ładunku jądrowego, efektu ekranowania wewnętrznych powłok oraz stopnia, w jakim skrajny elektron wnika w ładunek, który może być ustawiony przez elektron wewnętrzny.
Efektywna liczba atomowa lub Zeff to kolejny termin związany z efektywnym ładunkiem jądrowym. Jest to również czasami nazywane efektywnym ładunkiem jądrowym. Jest to liczba protonów, które widzi elektron w wyniku ekranowania przez elektrony z wewnętrznej powłoki. Możemy to opisać jako pomiar oddziaływania elektrostatycznego między ujemnie naładowanymi elektronami a dodatnio naładowanymi protonami w atomie.
Ogólnie rzecz biorąc, elektron w atomie posiadającym tylko ten elektron doświadcza pełnego ładunku dodatniego jądra i możemy obliczyć efektywny ładunek jądrowy korzystając z prawa Coulomba.
Co to jest efekt osłony?
Efekt ekranujący polega na zmniejszeniu siły przyciągania między elektronami a jądrem atomowym w atomie, co zmniejsza efektywny ładunek jądrowy. Synonimami tego terminu są ekranowanie atomowe i ekranowanie elektronów. Opisuje przyciąganie między elektronami i jądrami atomowymi w atomach zawierających więcej niż jeden elektron. Dlatego jest to szczególny przypadek ekranowania pola elektronowego.
Zgodnie z tą teorią efektu ekranowania, im szersze powłoki elektronowe znajdują się w przestrzeni, tym słabsze jest przyciąganie elektryczne między elektronami a jądrem atomowym.
Rozważając siłę na powłokę elektronową, im szersze powłoki elektronowe w przestrzeni, tym słabsze oddziaływanie elektryczne między elektronami a jądrem ze względu na ekranowanie. Powłoki elektronowe s, p, d i f możemy uporządkować zgodnie z tym efektem jako S(s) > S(p) > S(d) > S(f).
Jaka jest różnica między efektywnym ładunkiem jądrowym a efektem osłony?
Efektywny ładunek jądrowy można opisać jako rzeczywistą ilość ładunku dodatniego doświadczanego przez elektron w atomie wieloelektronowym. Efekt ekranowania polega na zmniejszeniu siły przyciągania między elektronami a jądrem atomowym w atomie, co zmniejsza efektywny ładunek jądrowy. Kluczową różnicą między efektywnym ładunkiem jądrowym a efektem ekranowania jest to, że efektywny ładunek jądrowy jest atrakcyjnym dodatnim ładunkiem protonów jądrowych działających na elektrony walencyjne, podczas gdy efekt ekranowania to zmniejszenie efektywnego ładunku jądrowego na chmurze elektronowej, która powstaje z powodu różnicy w siły przyciągania elektronów w atomie.
Poniższa infografika przedstawia różnice między efektywnym ładunkiem jądrowym a efektem ekranowania w formie tabelarycznej do bezpośredniego porównania.
Podsumowanie – Efektywny ładunek nuklearny kontra efekt osłony
Efektywny ładunek jądrowy i efekt ekranowania to ważne terminy w chemii dotyczące właściwości atomu. Kluczową różnicą między efektywnym ładunkiem jądrowym a efektem ekranującym jest to, że efektywny ładunek jądrowy można opisać jako rzeczywistą ilość dodatniego ładunku doświadczanego przez elektron w atomie wieloelektronowym, podczas gdy efekt ekranowania polega na zmniejszeniu siły przyciągania między elektronami a jądrem atomowym w atomie, co zmniejsza efektywny ładunek jądrowy.
