Экранирующий эффект
Экранирующий эффект — ослабление притяжения внешнего электрона к положительно заряженному ядру из-за отталкивания со стороны внутренних электронов. Чем больше внутренних электронов между ядром и внешним электроном, тем сильнее обычно проявляется экранирование.
Как возникает эффект
Электроны имеют отрицательный заряд и отталкиваются друг от друга. Поэтому электрон на внешнем энергетическом уровне притягивается не только к ядру, но и отталкивается внутренними электронами. При изучении электронной оболочки атома внутренними считают электроны, расположенные на уровнях, более близких к ядру.
В пределах одной группы число внутренних электронных слоёв обычно увеличивается сверху вниз. Поэтому внешний электрон находится дальше от ядра и сильнее экранируется. Это помогает объяснить изменения свойств элементов в периодах и группах.
Связь с эффективным зарядом ядра
Экранирующий эффект учитывают при оценке эффективного заряда ядра — заряда, который как бы действует на внешний электрон. В простейшем приближении эффективный заряд равен заряду ядра за вычетом экранирования внутренних электронов:
Здесь \(Z\) — порядковый номер элемента, то есть заряд ядра в единицах элементарного заряда, а \(S\) — величина экранирования. Формула приближённая: разные электроны экранируют друг друга неодинаково, поэтому точный расчёт сложнее.
У лития электронная оболочка имеет два внутренних электрона: \(1s^2 2s^1\). У натрия — десять: \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^1\). В атоме натрия внешний электрон сильнее экранирован и расположен дальше от ядра, поэтому удерживается слабее, чем внешний электрон лития.
Экранирующий эффект не означает, что внутренние электроны полностью блокируют притяжение ядра. Они лишь уменьшают его. Кроме того, экранирование — не то же самое, что расстояние до ядра: оба фактора влияют на притяжение внешнего электрона.
Как изменяется экранирующий эффект при переходе сверху вниз по одной группе?
Главное
- Внутренние электроны отталкивают внешний электрон и ослабляют его притяжение к ядру.
- Сила экранирования обычно возрастает при увеличении числа внутренних электронных слоёв.
- Экранирование уменьшает эффективный заряд ядра: \(Z_{\mathrm{эфф}} = Z - S\).