En química , el efecto de apantallamiento, a veces denominado apantallamiento atómico o apantallamiento electrónico, describe la atracción entre un electrón y el núcleo en cualquier átomo con más de un electrón . El efecto de apantallamiento se puede definir como una reducción de la carga nuclear efectiva en la nube de electrones, debido a una diferencia en las fuerzas de atracción sobre los electrones en el átomo. Es un caso especial de apantallamiento del campo eléctrico . Este efecto también tiene cierta importancia en muchos proyectos en ciencias de los materiales.
Cuanto más anchas sean las capas de electrones en el espacio, más débil será la interacción eléctrica entre los electrones y el núcleo debido al apantallamiento. Además, debido a las diferencias en la penetración orbital, podemos ordenar la fuerza de apantallamiento, S , que los electrones en un orbital determinado (s, p, d o f) proporcionan al resto de los electrones de la siguiente manera:
En el hidrógeno , o cualquier otro átomo del grupo 1A de la tabla periódica (aquellos con un solo electrón de valencia ), la fuerza sobre el electrón es tan grande como la atracción electromagnética del núcleo del átomo. Sin embargo, cuando hay más electrones involucrados, cada electrón (en la capa n ) experimenta no solo la atracción electromagnética del núcleo positivo, sino también fuerzas de repulsión de otros electrones en las capas de 1 a n . Esto hace que la fuerza neta sobre los electrones en las capas externas sea significativamente menor en magnitud; por lo tanto, estos electrones no están tan fuertemente unidos al núcleo como los electrones más cercanos al núcleo. Este fenómeno a menudo se conoce como el efecto de penetración orbital. La teoría del apantallamiento también contribuye a la explicación de por qué los electrones de la capa de valencia se eliminan más fácilmente del átomo.
Además, también se produce un efecto de protección entre subniveles dentro del mismo nivel de energía principal. Un electrón en el subnivel s es capaz de proteger a los electrones en el subnivel p del mismo nivel de energía principal.
El tamaño del efecto de apantallamiento es difícil de calcular con precisión debido a los efectos de la mecánica cuántica . Como aproximación, podemos estimar la carga nuclear efectiva de cada electrón mediante lo siguiente:
Donde Z es el número de protones en el núcleo y es el número promedio de electrones entre el núcleo y el electrón en cuestión. se puede encontrar utilizando la química cuántica y la ecuación de Schrödinger , o utilizando las fórmulas empíricas de Slater .
En la espectroscopia de retrodispersión de Rutherford , la corrección debida al apantallamiento electrónico modifica la repulsión de Coulomb entre el ion incidente y el núcleo objetivo a grandes distancias. Es el efecto de repulsión causado por el electrón interno sobre el electrón externo.
