Η βασική διαφορά μεταξύ του ενεργού πυρηνικού φορτίου και του φαινομένου θωράκισης είναι ότι το αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο είναι το ελκυστικό θετικό φορτίο των πυρηνικών πρωτονίων που δρουν στα ηλεκτρόνια σθένους, ενώ το φαινόμενο θωράκισης είναι η μείωση του ενεργού πυρηνικού φορτίου στο σύννεφο ηλεκτρονίων που σχηματίζεται λόγω διαφοράς στις δυνάμεις έλξης στα ηλεκτρόνια στο άτομο.
Το αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο και το φαινόμενο θωράκισης σχετίζονται μεταξύ τους. Το φαινόμενο θωράκισης αναφέρεται στα ηλεκτρόνια του πυρήνα που απωθούν τα εξωτερικά ηλεκτρόνια, μειώνοντας το ενεργό πυρηνικό φορτίο του πυρήνα στα εξωτερικά ηλεκτρόνια.
Τι είναι το αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο;
Το αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο μπορεί να περιγραφεί ως η πραγματική ποσότητα θετικού φορτίου που βιώνει ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο πολλαπλών ηλεκτρονίων. Χρησιμοποιούμε τον όρο «αποτελεσματικό» επειδή η επίδραση θωράκισης των αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων μπορεί να εμποδίσει τα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας να βιώσουν το πλήρες πυρηνικό φορτίο του πυρήνα. Αυτό συμβαίνει λόγω της απωθητικής επίδρασης του εσωτερικού στρώματος.
Επιπλέον, το ενεργό πυρηνικό φορτίο που βιώνεται από ένα ηλεκτρόνιο ονομάζεται φορτίο πυρήνα. Συνήθως μπορούμε να προσδιορίσουμε την ισχύ του πυρηνικού φορτίου χρησιμοποιώντας τον αριθμό οξείδωσης του ατόμου. Οι περισσότερες από τις φυσικές και χημικές ιδιότητες των χημικών στοιχείων μπορούν να εξηγηθούν ανάλογα με την ηλεκτρονική διαμόρφωση.
Εικόνα 01: Αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο
Τυπικά, το μέγεθος του δυναμικού ιονισμού βασίζεται στο μέγεθος του ατόμου, το πυρηνικό φορτίο, την επίδραση διαλογής των εσωτερικών κελυφών και την έκταση στην οποία το εξώτατο ηλεκτρόνιο διεισδύει στο φορτίο που θα μπορούσε να δημιουργηθεί από το εσωτερικό ηλεκτρόνιο.
Πραγματικός ατομικός αριθμός ή Zeff είναι ένας άλλος όρος που σχετίζεται με το ενεργό πυρηνικό φορτίο. Αυτό μερικές φορές είναι γνωστό και ως αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο. Είναι ο αριθμός των πρωτονίων που βλέπει ένα ηλεκτρόνιο λόγω της διαλογής από τα ηλεκτρόνια του εσωτερικού κελύφους. Μπορούμε να το περιγράψουμε ως μέτρηση της ηλεκτροστατικής αλληλεπίδρασης μεταξύ των αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων και των θετικά φορτισμένων πρωτονίων στο άτομο.
Γενικά, ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο που έχει μόνο αυτό το ηλεκτρόνιο βιώνει το πλήρες φορτίο του θετικού πυρήνα και μπορούμε να υπολογίσουμε το ενεργό πυρηνικό φορτίο χρησιμοποιώντας το νόμο του Κουλόμπ.
Τι είναι το Shielding Effect;
Φαινόμενο θωράκισης είναι η μείωση της δύναμης έλξης μεταξύ των ηλεκτρονίων και του ατομικού πυρήνα σε ένα άτομο, η οποία μειώνει το ενεργό πυρηνικό φορτίο. Τα συνώνυμα αυτού του όρου είναι ατομική θωράκιση και θωράκιση ηλεκτρονίων. Περιγράφει την έλξη μεταξύ ηλεκτρονίων και ατομικών πυρήνων σε άτομα που περιέχουν περισσότερα από ένα ηλεκτρόνια. Επομένως, είναι μια ειδική περίπτωση διαλογής ηλεκτρονικών πεδίων.
Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία του φαινομένου θωράκισης, όσο ευρύτερα είναι τα κελύφη ηλεκτρονίων στο διάστημα, τόσο πιο αδύναμη είναι η ηλεκτρική έλξη μεταξύ των ηλεκτρονίων και του ατομικού πυρήνα.
Όταν λαμβάνεται υπόψη η ισχύς ανά κέλυφος ηλεκτρονίων, όσο πιο φαρδιά είναι τα κελύφη ηλεκτρονίων στο διάστημα, τόσο πιο αδύναμη είναι η ηλεκτρική αλληλεπίδραση μεταξύ των ηλεκτρονίων και του πυρήνα λόγω της διαλογής. Μπορούμε να διατάξουμε τα κελύφη ηλεκτρονίων s, p, d και f σύμφωνα με αυτό το φαινόμενο ως S(s) > S(p) > S(d) > S(f).
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του αποτελεσματικού πυρηνικού φορτίου και του φαινομένου θωράκισης;
Το αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο μπορεί να περιγραφεί ως η πραγματική ποσότητα θετικού φορτίου που βιώνει ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο πολλαπλών ηλεκτρονίων. Το φαινόμενο θωράκισης είναι η μείωση της δύναμης έλξης μεταξύ των ηλεκτρονίων και του ατομικού πυρήνα σε ένα άτομο, η οποία μειώνει το ενεργό πυρηνικό φορτίο. Η βασική διαφορά μεταξύ του αποτελεσματικού πυρηνικού φορτίου και του φαινομένου θωράκισης είναι ότι το αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο είναι το ελκυστικό θετικό φορτίο των πυρηνικών πρωτονίων που δρουν στα ηλεκτρόνια σθένους, ενώ το φαινόμενο θωράκισης είναι η μείωση του ενεργού πυρηνικού φορτίου στο νέφος ηλεκτρονίων που σχηματίζεται λόγω διαφοράς οι δυνάμεις έλξης στα ηλεκτρόνια στο άτομο.
Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τις διαφορές μεταξύ του ενεργού πυρηνικού φορτίου και του εφέ θωράκισης σε μορφή πίνακα για σύγκριση δίπλα-δίπλα.
Σύνοψη – Αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο έναντι εφέ θωράκισης
Το αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο και το φαινόμενο θωράκισης είναι σημαντικοί όροι στη χημεία όσον αφορά τις ιδιότητες ενός ατόμου. Η βασική διαφορά μεταξύ του ενεργού πυρηνικού φορτίου και του φαινομένου θωράκισης είναι ότι το αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο μπορεί να περιγραφεί ως η πραγματική ποσότητα θετικού φορτίου που βιώνει ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο πολλαπλών ηλεκτρονίων, ενώ το φαινόμενο θωράκισης είναι η μείωση της δύναμης έλξης μεταξύ ηλεκτρονίων και ατομικού πυρήνα σε ένα άτομο, το οποίο μειώνει το ενεργό πυρηνικό φορτίο.
