Was ist der Abschirmeffekt?

Der Begriff „Abschirmeffekt“ bezieht sich auf eine Abnahme der Anziehung zwischen Elektronen und dem Kern in einem Atom. Elektronen werden vom Kern stark angezogen, weil sie eine negative Ladung haben und der Kern Protonen enthält, die eine positive Ladung haben. Wenn zusätzliche Elektronen in verschiedenen Bahnen vorhanden sind, stoßen sich die Elektronen gegenseitig leicht ab. Diese Abstoßungskraft wirkt der Anziehungskraft des Kerns entgegen und verringert die Anziehung zwischen den Elektronen und dem Kern.

Elektronen in einem Atom können in mehreren Bahnen gefunden werden. Die erste Umlaufbahn kann insgesamt zwei Elektronen enthalten. Zusätzliche Bahnen enthalten verschiedene Anzahlen von Elektronen, wobei die äußerste Bahn als Valenzbahn bekannt ist. Der Elektronenabschirmeffekt gilt hauptsächlich für die Valenzelektronen. Elektronen in den inneren Bahnen schirmen die Anziehungskraft vom Kern ab.

Die Positionen der Elektronen erklären, wie viel Abschirmung auftritt. Elektronen in der ersten Umlaufbahn, S-Elektronen genannt, werden am wenigsten abgeschirmt, weil sie dem Kern am nächsten sind. Elektronen in der zweiten Bahn, der P-Bahn, werden etwas stärker abgeschirmt. Elektronen in der dritten Bahn, der D-Bahn, sind stärker abgeschirmt als in der P-Bahn. Je mehr Elektronen in einem Atom sind, desto weiter ist der Abstand vom Atomkern und desto stärker nimmt die Anziehungskraft ab.

Die Stärke von Schildeffekten kann anhand des Periodensystems abgeschätzt werden. Die Konfigurationen der Elemente in der Tabelle liefern spezifische periodische Trends, die sich auf diesen Effekt beziehen. Jede Zeile der Tabelle bezieht sich auf ein neues Elektronenniveau, wobei die unteren Zeilen die meisten Niveaus haben und die obere Zeile nur ein Niveau. Dies bedeutet, dass der Effekt bei Elementen am unteren Rand der Tabelle größer ist.

Ein starker Abschirmeffekt beeinflusst die Leichtigkeit, mit der Elektronen entfernt werden können, die als Ionisierungsenergie bekannt ist. Elektronen auf der ersten Umlaufbahn sind sehr schwer zu entfernen, da sie an Elektronen auf allen anderen Umlaufbahnen vorbeikommen müssen. Elektronen auf den äußeren Bahnen lassen sich in chemischen Reaktionen und Prozessen sehr leicht entfernen, da keine anderen Elektronen den Weg versperren. Wenn ein Atom ein Elektron weniger als üblich oder ein Elektron mehr hat, wird es als Ion bezeichnet.

Abschirmung ist eine wichtige chemische Eigenschaft und hat in Metallen wichtige Festkörperfunktionen. Dieser Effekt wird bei Metallen genutzt, um elektrostatische Felder in Halbleitern zu reduzieren. Es reduziert auch die Stärke von elektrischen Feldern, die im Inneren des Metalls erzeugt werden. Elektrische Felder haben eine Ladung und einen Abstand, und je größer die Abschirmung, desto kürzer das Feld.