簡介
編輯在化學中,有時稱為原子屏蔽或電子屏蔽的屏蔽效應描述了在任何具有多個電子的原子中,電子與原子核之間的吸引力。 屏蔽效應可以定義為電子云上有效核電荷的減少,這是由于原子中電子的引力不同所致。 它是電場屏蔽的一個特例。這種效應在材料科學的許多項目中也有一定的意義。
每個電子層的強度
編輯電子殼在空間中越寬,電子與原子核之間由于屏蔽而產生的電相互作用就越弱。 一般來說,我們可以這樣排序電子層 (s,p,d,f) S ( s ) >; S ( p ) > S ( d ) > S ( f ) , {\displaystyle S(\mathrm {s} )>S(\mathrm {p} )>S(\mathrm {d} )>S(\mathrm {f} ),} 其中 S 是給定軌道提供給其余電子的屏蔽強度。
描述
編輯在氫或元素周期表第 1A 族中的任何其他原子(只有一個價電子的原子)中,電子上的力與原子核的電磁吸引力一樣大。 然而,當涉及更多電子時,每個電子(在第 n 個殼層中)不僅會受到正核的電磁吸引,還會受到 1 到 n 殼層中其他電子的排斥力。 這導致外殼中電子的凈力的大小顯著減小; 因此,這些電子不像靠近原子核的電子那樣與原子核緊密結合。 這種現象通常被稱為軌道穿透效應。 屏蔽理論也有助于解釋為什么價殼層電子更容易從原子中移除。
此外,同一主能級內的子能級之間也存在屏蔽效應。 s 亞能級的電子能夠屏蔽同一主能級 p 亞能級的電子。 這是因為 s 軌道的球形。 然而,反之則不然:來自 p 軌道的電子不能屏蔽 s 軌道中的電子。
由于量子力學的影響,屏蔽效應的大小很難精確計算。 作為近似,我們可以通過以下方式估算每個電子的有效核電荷:
Z e f f = Z ? σ {\displaystyle Z_{\mathrm {eff} }=Z-\sigma \,}
其中 Z 是原子核中的質子數,而 σ {\displaystyle \sigma \,} 是原子核和相關電子之間的平均電子數。 σ {\displaystyle \sigma \,} 可以通過使用量子化學和薛定諤方程,或使用斯萊特的經驗公式找到。
在盧瑟福背散射光譜學中,電子屏蔽引起的校正會改變入射離子與遠距離目標核之間的庫侖斥力。 是內層電子對外層電子的排斥作用。
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