¿Por qué la constante de apantallamiento de los orbitales en la regla de Slater aumenta a medida que nos alejamos del electrón que estamos considerando?

Question

Mi material de texto dice:

$\mathrm{Z_{eff}= Z-S}$ donde $\mathrm{Z_{eff}}$ es el cambio nuclear efectivo en ese electrón especificado; $\mathrm{Z}$ es el número atómico y $\mathrm{S}$ es la constante de blindaje o constante de apantallamiento que es la medida de la repulsión neta en ese electrón causada por otros electrones en la misma capa y capas internas.

Así que inferí que la Fuerza Nuclear Efectiva en el electrón de nuestro interés (suponiendo que se encuentra en la órbita más externa) es el resultado de la Fuerza del Núcleo menos la repulsión de los otros electrones. ¿Estoy en lo correcto al asumir eso? ¿Pueden "carga" y "fuerza" ser análogas aquí? Si es así, según la ley de Coulomb, ¿no deberían las órbitas más cercanas repeler al electrón más que las que están más lejos? O en otras palabras, ¿no debería estar aumentando la constante de blindaje a medida que nos acercamos a la órbita más externa?

Pero los valores en la regla de Slater muestran lo contrario:

el apantallamiento experimentado por un electrón $\mathrm{s-$ o $\mathrm{p-$, los electrones dentro del mismo grupo blindan $\mathrm{0.35}$, excepto el $\mathrm{1s}$ que blindan $\mathrm{0.30}$ los electrones dentro del grupo $\mathrm{n-1}$ blindan $\mathrm{0.85}$ los electrones dentro del grupo $\mathrm{n-2}$ o grupos inferiores blindan $\mathrm{1.00}$ el apantallamiento experimentado por los electrones de valencia $\mathrm{nd}$ o $\mathrm{nf}$ los electrones dentro del mismo grupo blindan $\mathrm{0.35}$ los electrones dentro de los grupos inferiores blindan $\mathrm{1.00}$

Lo que implica que cuanto más nos alejamos del electrón más externo, el Blindaje o la Repulsión aumenta, lo cual suena opuesto a la ley de Coulomb para mí.

¿Qué me falta aquí?

Fuente:

1. Chemistry LibreText - Reglas de Slater
2. Química Inorgánica Concisa por J.D. Lee

Answer 1

Hay conocimientos importantes de electrostática clásica (llegando hasta la gravedad clásica de Newton y su invención del cálculo integral, como es común en fuerzas cuadráticas):

• Dos cargas distribuidas no superpuestas con simetrías de distribución esférica tienen sobre sí mismas el mismo efecto de fuerza como si fueran cargas puntuales, ubicadas en el centro de la carga distribuida.

Si consideramos los orbitales s interiores, o superposición de todos los 3 orbitales p llenos, tienen densidad de probabilidad de electrones simétrica esférica.

Por lo tanto, sus coeficientes de apantallamiento serían los mismos (1.00) como si estuvieran ubicados en el núcleo, si no disminuidos por la superposición del orbital que apantalla y el orbital apantallado. Ya que la superposición trae consigo un apantallamiento negativo parcial.

Porque, cuando un electrón apantallante está fuera del electrón apantallado (con respecto al núcleo), la repulsión actúa hacia el núcleo, siendo efectivamente como una carga adicional de núcleo (= "apantallamiento negativo"). Si una carga puntual es superpuesta por una distribución de carga simétrica esférica, es atraída/repelida solo por la parte interna de esta distribución.

Cuanto más interno sea el orbital de apantallamiento, menor será la superposición y mejor será el apantallamiento del orbital apantallado. Romper la simetría esférica disminuye aún más el apantallamiento.

Vea también el tema de las reglas de Slater en Wikipedia y Libretexts