ההבדל העיקרי בין מטען גרעיני אפקטיבי להשפעת מיגון הוא שמטען גרעיני אפקטיבי הוא המטען החיובי האטרקטיבי של פרוטונים גרעיניים הפועלים על אלקטרונים ערכיים, ואילו אפקט המיגון הוא הפחתה במטען הגרעיני האפקטיבי על ענן האלקטרונים שנוצר עקב הבדל בכוחות המשיכה על האלקטרונים באטום.
מטען גרעיני יעיל ואפקט המיגון קשורים זה לזה. אפקט המיגון מתייחס לאלקטרוני ליבה הדוחים את האלקטרונים החיצוניים, מוריד את המטען הגרעיני האפקטיבי של הגרעין על האלקטרונים החיצוניים.
מהו מטען גרעיני אפקטיבי?
ניתן לתאר מטען גרעיני אפקטיבי ככמות המטען החיובי בפועל שחווה אלקטרון באטום רב-אלקטרוני. אנו משתמשים במונח "יעיל" מכיוון שהשפעת המיגון של אלקטרונים בעלי מטען שלילי יכול למנוע מהאלקטרונים עתירי האנרגיה לחוות את המטען הגרעיני המלא של הגרעין. זה קורה בגלל האפקט הדוחה של השכבה הפנימית.
יתר על כן, המטען הגרעיני האפקטיבי שחווה אלקטרון נקרא מטען הליבה. בדרך כלל נוכל לקבוע את חוזק המטען הגרעיני באמצעות מספר החמצון של האטום. ניתן להסביר את רוב התכונות הפיזיקליות והכימיות של יסודות כימיים בהתאם לתצורה האלקטרונית.
איור 01: מטען גרעיני יעיל
בדרך כלל, גודל פוטנציאל היינון מבוסס על גודל האטום, המטען הגרעיני, השפעת ההקרנה של הקליפות הפנימיות והמידה שבה האלקטרון החיצוני חודר לתוך המטען שיכול להיות מוקם על ידי אלקטרון פנימי.
מספר אטומי אפקטיבי או Zeff הוא מונח נוסף הקשור למטען גרעיני יעיל. זה ידוע לפעמים גם כמטען הגרעיני היעיל. זהו מספר הפרוטונים שאלקטרון רואה עקב ההקרנה על ידי אלקטרונים בקליפה הפנימית. אנו יכולים לתאר זאת כמדידה של האינטראקציה האלקטרוסטטית בין האלקטרונים הטעונים שלילי והפרוטונים הטעונים חיובית באטום.
באופן כללי, אלקטרון באטום שיש לו רק את האלקטרון הזה חווה את המטען המלא של הגרעין החיובי, ואנו יכולים לחשב את המטען הגרעיני האפקטיבי באמצעות חוק קולומב.
מהו אפקט המיגון?
אפקט המיגון הוא הפחתת כוח המשיכה בין אלקטרונים לגרעין האטום באטום, מה שמפחית את המטען הגרעיני האפקטיבי. המילים הנרדפות למונח זה הן מיגון אטומי ומיגון אלקטרוני. הוא מתאר את המשיכה בין אלקטרונים לגרעיני אטום באטומים המכילים יותר מאלקטרון אחד. לכן, זהו מקרה מיוחד של סינון שדה אלקטרוני.
לפי תיאוריית אפקט המיגון הזו, ככל שקליפות האלקטרונים רחבות יותר בחלל, המשיכה החשמלית בין אלקטרונים לגרעין האטום חלשה יותר.
כאשר בוחנים את החוזק לכל מעטפת אלקטרונים, ככל שקליפות האלקטרונים רחבות יותר בחלל, כך חלשה האינטראקציה החשמלית בין האלקטרונים לגרעין עקב ההקרנה. אנו יכולים להזמין את קליפות האלקטרונים s, p, d ו-f לפי אפקט זה כ-S(s) > S(p) > S(d) > S(f).
מה ההבדל בין מטען גרעיני יעיל להשפעת המיגון?
ניתן לתאר מטען גרעיני אפקטיבי ככמות המטען החיובי בפועל שחווה אלקטרון באטום רב-אלקטרוני. אפקט המיגון הוא הפחתת כוח המשיכה בין אלקטרונים לגרעין האטום באטום, מה שמפחית את המטען הגרעיני האפקטיבי. ההבדל העיקרי בין מטען גרעיני אפקטיבי להשפעת מיגון הוא שמטען גרעיני יעיל הוא המטען החיובי האטרקטיבי של פרוטונים גרעיניים הפועלים על אלקטרונים ערכיים, ואילו אפקט המיגון הוא הפחתה במטען הגרעיני האפקטיבי על ענן האלקטרונים שנוצר עקב הבדל ב כוחות המשיכה על האלקטרונים באטום.
האינפוגרפיקה שלהלן מציגה את ההבדלים בין מטען גרעיני יעיל לאפקט המיגון בצורה טבלאית להשוואה זו לצד זו.
סיכום – מטען גרעיני יעיל לעומת אפקט מיגון
מטען גרעיני אפקטיבי ואפקט המיגון הם מונחים חשובים בכימיה לגבי תכונותיו של אטום.ההבדל העיקרי בין מטען גרעיני אפקטיבי להשפעת מיגון הוא שניתן לתאר מטען גרעיני אפקטיבי ככמות המטען החיובי בפועל שחווה אלקטרון באטום רב-אלקטרוני ואילו אפקט המיגון הוא הפחתת כוח המשיכה בין אלקטרונים לגרעין האטום. באטום, מה שמפחית את המטען הגרעיני היעיל.
