تأثير الحماية

في الكيمياء ، يُشير مصطلح "تأثير الحجب"، الذي يُطلق عليه أحيانًا اسم "الحجب الذري" أو "تأثير الحجب" أو "حجب الإلكترونات"، إلى قوة التجاذب بين الإلكترون والنواة في أي ذرة تحتوي على أكثر من إلكترون واحد . يُمكن تعريف تأثير الحجب بأنه انخفاض في الشحنة النووية الفعّالة على السحابة الإلكترونية، نتيجةً لاختلاف قوى التجاذب بين الإلكترونات في الذرة. وهو حالة خاصة من حجب المجال الكهربائي . لهذا التأثير أهمية بالغة في العديد من مشاريع علوم المواد.

كلما اتسعت مدارات الإلكترونات في الفضاء، ضعف التفاعل الكهربائي بين الإلكترونات والنواة بسبب الحجب. علاوة على ذلك، وبسبب الاختلافات في اختراق المدارات، يمكننا ترتيب قوة الحجب، S ، التي تؤثر على الإلكترونات في مدار معين (s، p، d، أو f).

في الهيدروجين ، أو أي ذرة أخرى في المجموعة 1A من الجدول الدوري (التي تحتوي على إلكترون تكافؤ واحد فقط )، تكون القوة المؤثرة على الإلكترون مساويةً لقوة الجذب الكهرومغناطيسي من نواة الذرة. مع ذلك، عند وجود عدد أكبر من الإلكترونات، لا يتعرض كل إلكترون (في الغلاف ⁿ ) لقوة الجذب الكهرومغناطيسي من النواة الموجبة فحسب، بل يتعرض أيضًا لقوى تنافر من الإلكترونات الأخرى في الأغلفة من 1 إلى n . هذا يجعل محصلة القوة المؤثرة على الإلكترونات في الأغلفة الخارجية أصغر بكثير؛ لذا، لا ترتبط هذه الإلكترونات بالنواة بقوة الإلكترونات الأقرب إليها. تُعرف هذه الظاهرة غالبًا بتأثير اختراق المدار. كما تُسهم نظرية الحجب في تفسير سهولة إزالة إلكترونات غلاف التكافؤ من الذرة.

بالإضافة إلى ذلك، يوجد أيضًا تأثير حجب يحدث بين المستويات الفرعية ضمن نفس مستوى الطاقة الرئيسي. فالإلكترون الموجود في المستوى الفرعي s قادر على حجب الإلكترونات الموجودة في المستوى الفرعي p من نفس مستوى الطاقة الرئيسي.

يصعب حساب حجم تأثير الحجب بدقة بسبب تأثيرات ميكانيكا الكم . وكتقريب، يمكننا تقدير الشحنة النووية الفعالة لكل إلكترون كما يلي:

${\displaystyle Z_{\mathrm {eff} }=Z-\sigma \,}$

حيث Z هو عدد البروتونات في النواة و${\displaystyle \sigma \,}$يمثل متوسط ​​عدد الإلكترونات بين النواة والإلكترون المعني.${\displaystyle \sigma \,}$يمكن إيجادها باستخدام الكيمياء الكمية ومعادلة شرودنغر ، أو باستخدام الصيغ التجريبية لسلاتر .

في مطيافية التشتت العكسي لروذرفورد ، يُعدِّل التصحيح الناتج عن حجب الإلكترونات التنافر الكولومبي بين الأيون الساقط ونواة الهدف عند المسافات الكبيرة. وهو تأثير التنافر الناجم عن الإلكترون الداخلي على الإلكترون الخارجي.

• العدد الذري
• رسوم أساسية
• الشحنة النووية الفعالة
• مركب الغاز النبيل
• التأثيرات الفراغية
• انقباض اللانثانيد
• انقباض حاصرات دي (أو انقباضات سكانديد)

• ل. براون، ثيودور؛ هـ. يوجين ليماي الابن؛ بروس إي. بورستن؛ جوليا ر. بيردج (2003). الكيمياء: العلم المركزي (  الطبعة الثامنة). الولايات المتحدة: بيرسون للتعليم. ISBN 0-13-061142-5تمت أرشفة النسخة الأصلية بتاريخ 24-07-2011.
• توماس، دان (9 أكتوبر 1997). "حماية الإلكترونات في الذرات من الهيدروجين (Z=1) إلى Lw (Z=103)" . جامعة غويلف . تاريخ الاسترجاع: 12 يوليو 2018 .
• بيتر أتكينز ولوريتا جونز، المبادئ الكيميائية: البحث عن الفهم [التغير في تأثير الحماية]