Użyj naszego kalkulatora efektywnego ładunku jądrowego do szybkich i dokładnych obliczeń. Bezpłatne narzędzie online.
W atomie wodoru jedyny elektron odczuwa pełny ładunek jądra Z. W atomach wieloelektronowych elektrony wewnętrzne częściowo niwelują przyciąganie jądrowe dla elektronów zewnętrznych – zjawisko zwane ekranowaniem. Reguły Slatera pozwalają je skwantyfikować: każdy elektron w tej samej powłoce wnosi 0,35 do stałej ekranowania, każdy elektron w powłoce n-1 wnosi 0,85, a elektrony w powłokach n-2 lub niższych wnoszą 1,00. Dla sodu (Z=11) zewnętrzny elektron 3s ma Zeff = 11 - (2×1,00 + 8×0,85) = 11 - 8,8 = 2,2.
Zeff rośnie wzdłuż okresu, ponieważ każdy dodany proton zwiększa Z o 1, a elektrony dodawane do tej samej powłoki ekranują jedynie 0,35 każdy, co daje netto wzrost. To wyjaśnia, dlaczego fluor (Zeff ≈ 5,2) trzyma swoje elektrony znacznie silniej niż lit (Zeff ≈ 1,3), mimo że oba należą do okresu 2. Wyższy Zeff kurczy chmurę elektronową, podnosząc energię jonizacji i elektroujemność, a zmniejszając promień atomowy.
W dół grupy Zeff pozostaje w przybliżeniu stałe lub nieznacznie rośnie, ponieważ dodawane są nowe powłoki, a elektrony wewnętrzne zapewniają prawie pełne ekranowanie. Jednak główna liczba kwantowa n rośnie, lokując elektrony walencyjne dalej od jądra. Ta kombinacja – podobne Zeff, ale większe n – skutkuje słabszym wiązaniem elektronów w dół grupy, wyjaśniając stopniowy spadek energii jonizacji i wzrost promieni atomowych oraz jonowych.
Atomic radius, ionization energy, electron affinity, electronegativity, and periodic trends
Explore CategoryZeff = Z - S, gdzie Z to liczba atomowa, a S to stała ekranowania obliczona na podstawie reguł Slatera. Każda grupa elektronów wnosi określony ułamek do S zależnie od swojej powłoki.
Każdy nowy proton dodaje +1 do Z, ale elektrony tej samej powłoki ekranują jedynie po 0,35, więc Zeff netto rośnie o około 0,65 na element wzdłuż okresu.
Wyższy Zeff oznacza, że jądro silniej przyciąga elektrony walencyjne, co wymaga więcej energii do ich usunięcia. Dlatego energia jonizacji zazwyczaj rośnie wzdłuż okresu.
Reguły Slatera to empiryczne wytyczne do szacowania stałej ekranowania S. Elektrony w tej samej grupie wnoszą 0,35; powłoka (n-1) wnosi 0,85; a powłoki wewnętrzne wnoszą 1,00 do S dla elektronów s i p.
Nie. Z jest zawsze liczbą całkowitą równą liczbie protonów. Zeff to mniejsza wartość dziesiętna odzwierciedlająca to, co faktycznie odczuwa elektron zewnętrzny po częściowym zneutralizowaniu przyciągania jądrowego przez elektrony wewnętrzne.