屏蔽效应

在化学中，有时称为原子屏蔽或电子屏蔽的屏蔽效应描述了在任何具有多个电子的原子中，电子与原子核之间的吸引力。 屏蔽效应可以定义为电子云上有效核电荷的减少，这是由于原子中电子的引力不同所致。 它是电场屏蔽的一个特例。这种效应在材料科学的许多项目中也有一定的意义。

电子壳在空间中越宽，电子与原子核之间由于屏蔽而产生的电相互作用就越弱。 一般来说，我们可以这样排序电子层 (s,p,d,f) S ( s ) >; S ( p ) > S ( d ) > S ( f ) , {\displaystyle S(\mathrm {s} )>S(\mathrm {p} )>S(\mathrm {d} )>S(\mathrm {f} ),} 其中 S 是给定轨道提供给其余电子的屏蔽强度。

在氢或元素周期表第 1A 族中的任何其他原子（只有一个价电子的原子）中，电子上的力与原子核的电磁吸引力一样大。 然而，当涉及更多电子时，每个电子（在第 n 个壳层中）不仅会受到正核的电磁吸引，还会受到 1 到 n 壳层中其他电子的排斥力。 这导致外壳中电子的净力的大小显着减小； 因此，这些电子不像靠近原子核的电子那样与原子核紧密结合。 这种现象通常被称为轨道穿透效应。 屏蔽理论也有助于解释为什么价壳层电子更容易从原子中移除。

此外，同一主能级内的子能级之间也存在屏蔽效应。 s 亚能级的电子能够屏蔽同一主能级 p 亚能级的电子。 这是因为 s 轨道的球形。 然而，反之则不然：来自 p 轨道的电子不能屏蔽 s 轨道中的电子。

由于量子力学的影响，屏蔽效应的大小很难精确计算。 作为近似，我们可以通过以下方式估算每个电子的有效核电荷：

Z e f f = Z − σ {\displaystyle Z_{\mathrm {eff} }=Z-\sigma \,}

其中 Z 是原子核中的质子数，而 σ {\displaystyle \sigma \,} 是原子核和相关电子之间的平均电子数。 σ {\displaystyle \sigma \,} 可以通过使用量子化学和薛定谔方程，或使用斯莱特的经验公式找到。

在卢瑟福背散射光谱学中，电子屏蔽引起的校正会改变入射离子与远距离目标核之间的库仑斥力。 是内层电子对外层电子的排斥作用。