اثر پوششی ( screening efect )
در کتاب درسی شیمی دهم به این موضوع پرداخته شده که در هنگام یونس الکترون از فلزات واسطه دوره چهارم جدول با عدد اتمی ۲۱ تا ۳۰ ، الکترون ابتدا از زیرلایه ۴S و سپس از زیر لایه ۳d جدا می شود ، در حالی که در الکترون گیری در آرایش الکترونی ابتدا زیر لایه ۴S و سپس زیرلایه ۳d شروع به الکترون گیری می کند . زیرا زیرلایه s بهتر می تواند در الکترون های پوششی نفوذ کند در نتیجه سطح انرژی پایین تری خواهد داشت .
در کتاب درسی به این موضوع پرداخته که هر زیرلایه ای که مجموع اعداد کووانتومی اصلی ( n ) و فرعی ( l ) آن کمتر باشد ، پایدارتر است و زودتر الکترون می گیرد و در صورتی که مجموع n و l برابر باشد ، هر زیرلایه ای که n کمتری دارد از سطح انرژی پایین تری برخوردار بوده و در نتیجه پایدارتر است . ( قاعده کلچکووسکی )
در این مقاله می خواهیم قدری فنی تر به این موضوع بپردازیم . اثر پوششی در واقع اثر ضعیف شدن جاذبه هسته اتم بر یک الکترون مورد نظر در اتم ، به وسیله الکترون های دیگر هم لایه و درونی تر اتم است . طوری که الکترون هایی که در همان لایه و یا لایه های درونی تر نسبت به الکترون مورد نظر قراردارند ، مزاحم قدرت جاذبه هسته بر الکترون مورد نظر می شوند .
اثر پوششی اولین بار توسط اسلیتر (slater) کشف شده و به این صورت بیان شد : هر الکترون در اتم ، با توجه به موقعیتی که در آرایش الکترونی اتم دارد مقدار معینی از بار مثبت هسته اتم را در اختیار خود می گیره و ازتاثیر آن بر الکترون های دیگر جلوگیری می کند .
البته این را هم بدانیم که الکترون های دیگر نیز در نقش مزاحم جاذبه هسته اتم بر الکترون های دیگر خواهند بود .
ثابت پوششی (s) : مقدار بار مثبتی را که به وسیله هر الکترون پوشش داده می شود ، ثابت پوششی می نامند و آن را با حرف S نشان می دهند .
اگر ثابت های پوششی الکترون های دیگر ( غیر از الکترون مورد نظر ) را با هم جمع کنیم و این عدد را از بار واقعی هسته اتم یعنی عدد اتمی ( Z ) کم کنیم ، عدد حاصل را بار موثر هسته می نامیم .
سوال : چگونه می توان عدد اسلیتر (slater) را برای یک الکترون در اتم محاسبه کرد ؟
الف ) هر گاه الکترونی که می خواهیم بارموثر هسته را برای آن حساب کنیم در زیرلایه S یا P قرار داشته باشد ، برای هر الکترونی که در زیرلایه بالاتر از آن قرار دارد عدد صفر برای اثر پوششی در نظر می گیریم اما برای الکترون های هم لایه عدد ۰/۳۵ و برای الکترون های لایه ما قبل آن اثر پوششی را برابر ۰/۸۵ و برای الکترونهای درونی تر مقدار ۱ را در نظر می گیریم .
ب ) هر گاه الکترون مورد نظر در زیرلایه های dیا f قرار داشته باشد ، برای هر الکترونی که در زیرلایه بالاتر از آن قرار دارد عدد صفر برای اثر پوششی در نظر می گیریم اما برای الکترون های هم لایه عدد ۰/۳۵ و برای هر الکترون های باقیمانده درونی دیگر عدد ۱ را در نظر می گیریم .
سوال : بار موثر هسته را برای الکترون های ۴s و ۳d در اتم منگنز با عدد اتمی ۲۵ حساب کنید .
ابتدا با نوشتن آرایش الکترونی موقعیت الکترون مورد نظر را در اتم مشخص می کنیم .
اثر پوششی یا عدد اسلیتر را برای یک الکترون ۴S حساب می کنیم و از بار مطلق ( عدد اتمی ) کم می کنیم .
حال اثر پوششی یا عدد اسلیتر را برای یک الکترون ۳d حساب می کنیم و از بار مطلق ( عدد اتمی ) کم می کنیم .
می بینیم که بار موثر هسته بر روی الکترون ۳d بیشتر بوده و در نتیجه در هنگام یونش فلز واسطه ، الکترون تمایل دارد از زیرلایه ۴s جدا شود .
