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In einem Wasserstoffatom spürt das einzelne Elektron die volle Kernladung Z. In Mehrelektronenatomen heben innere Elektronen die Kernanziehung für äußere Elektronen teilweise auf – ein Effekt, der als Abschirmung bezeichnet wird. Die Slater-Regeln quantifizieren dies: Jedes Elektron in derselben Schale trägt 0,35 zur Abschirmungskonstante bei, jedes Elektron in der n-1-Schale trägt 0,85 bei, und Elektronen in Schalen n-2 oder darunter tragen 1,00 bei. Für Natrium (Z=11) hat das äußere 3s-Elektron Zeff = 11 - (2×1,00 + 8×0,85) = 11 - 8,8 = 2,2.
Zeff nimmt über eine Periode zu, weil jedes hinzugefügte Proton Z um 1 erhöht, während Elektronen, die derselben Schale hinzugefügt werden, nur jeweils 0,35 abschirmen – ein Nettoanstieg. Das erklärt, warum Fluor (Zeff ≈ 5,2) seine Elektronen viel stärker hält als Lithium (Zeff ≈ 1,3), obwohl beide zur Periode 2 gehören. Ein höheres Zeff kontrahiert die Elektronenwolke und erhöht Ionisierungsenergie sowie Elektronegativität, während der Atomradius abnimmt.
Innerhalb einer Gruppe bleibt Zeff annähernd konstant oder steigt leicht an, da neue Schalen hinzugefügt werden und innere Elektronen eine fast vollständige Abschirmung bieten. Jedoch steigt die Hauptquantenzahl n, wodurch Valenzelektronen weiter vom Kern entfernt sind. Diese Kombination – ähnliches Zeff, aber größeres n – führt zu schwächerer Elektronenbindung nach unten in einer Gruppe und erklärt die allmähliche Abnahme der Ionisierungsenergie und die Zunahme von Atom- und Ionenradien.
Atomic radius, ionization energy, electron affinity, electronegativity, and periodic trends
Explore CategoryZeff = Z - S, wobei Z die Ordnungszahl und S die nach den Slater-Regeln berechnete Abschirmungskonstante ist. Jede Elektronengruppe trägt einen bestimmten Bruchteil zu S bei, abhängig von ihrer Schale.
Jedes neue Proton erhöht Z um +1, aber Elektronen in derselben Schale schirmen nur jeweils 0,35 ab, sodass Zeff netto pro Element über eine Periode um etwa 0,65 steigt.
Ein höheres Zeff bedeutet, dass der Kern Valenzelektronen stärker anzieht und mehr Energie benötigt wird, um sie zu entfernen. Daher steigt die Ionisierungsenergie in der Regel über eine Periode.
Die Slater-Regeln sind empirische Richtlinien zur Schätzung der Abschirmungskonstante S. Elektronen in derselben Gruppe tragen 0,35 bei, die (n-1)-Schale 0,85 und innere Schalen 1,00 zu S für s- und p-Elektronen.
Nein. Z ist stets eine ganze Zahl gleich der Protonenzahl. Zeff ist ein kleinerer Dezimalwert, der widerspiegelt, was ein äußeres Elektron tatsächlich erfährt, nachdem innere Elektronen die Kernanziehung teilweise aufgehoben haben.