Skärmningseffekt

Skärmningseffekt, eller shielding, är inom kemi och atomfysik den minskning av kärnladdan som ytterelektronerna upplever på grund av att inre elektronskal delvis blockerar kärnan. Innersta elektroner bildar en elektronskärm som reducerar den attraktiva kärnladdningen för valenselektronerna, vilket påverkar energinivåer och bindning.

Denna effektiva kärnladdning betecknas ofta som Z_eff och approximativt som Z_eff = Z − σ, där Z är kärnladdan och σ en skärmkonstant. Exakta σ-värden beror på elektronkonfigurationen, och förenklade regler som Slaters regler används för att uppskatta hur mycket olika grupper av elektroner skärmar. Orbitalsspecifik penetration gör att skärmningen inte är helt samma för alla elektroner.

Skärmningseffekten förklarar periodiska trender. I en period ökar Z och därmed Z_eff, vilket gör att ioniseringsegenskaperna ökar och atomerna får mindre radier. I en grupp ökar antalet skal, skärmningen ökar och atomradien blir generellt större samtidigt som kärnladdningen upplevs som mindre stark för valenselektronerna.

Som en förenklad modell är skärmningseffekt en approximation av de komplexa elektron–elektroninteraktionerna. För mer omfattande beskrivningar används kvantkemi och, i tunga atomer, relativistiska effekter. Skärmningseffekten är ett centralt begrepp för att förstå kemiska trender och elektroniska egenskaper hos atomer.