Bahasan Slater pada Shielding Elektron

Efek perisai (shielding effect) merupakan efek yang timbul karena gaya tolak menolak antara elektron yang menutupi inti dengan elektron di kulit terluar. Efek shielding ini dapat menjelaskan bagaimana jari-jari atom semakin bernilai besar pada atom yang memiliki periode yang semakin bertambah namun jari-jari atom akan semakin kecil apabila bertambah golongannya,seperti pada gambar dibawah ini,

Gambar 1

Jari-jari atom akan semakin besar saat nomor atom semakin besar dalam satu golongan dan akan semakin kecil apabila bertambah nomor atomnya dalam satu perioda.

Efek shielding muncul saat elektron di tingkat energi yang lebih kecil daripada elektron valensi mengurangi kekuatan gaya tarik-menarik elektron di kulit terluar dengan inti. Semakin lengkap elektron yang berada dibawah kulit terluar maka efek shielding ini akan semakin besar dan semakin melemahkan “kekuatan muatan positif” dari inti atom atau dapat juga dinyatakan semakin besarnya gaya tolak-menolak antara elektron di kulit terluar dengan kulit dibawahnya. Oleh karena itu mengapa jari-jari atom cenderung bertambah ukurannya bila semakin ke bawah dalam satu golongan di tabel periodik. Setiap kali kita melompat turun satu periode ke bawah, elektron menyelesaikan oktetnya artinya atom tersebut telah mendapat shielding yang baru. Hal ini mengakibatkan bertambahnya efek shielding ini, sehingga jarak antara kulit dan elektron akan semakin renggang atau memiliki orbit yang lebih luas lagi sehingga jari-jari atom semakin besar.

Kemudian perlu dijelaskan bagaimana jari-jari atom cendrung mengecil apabila atom itu semakin kekanan dalam satu periode (golongan bertambah dalam satu periode). Harus dipahami bahwa kekuatan efek shielding ini akan selalu tetap pada satu periode karena atom tidak bertambah kulit hanya menambah proton di inti atom dan elektron di kulit terluarnya. Karena muatan positif dalam inti atom bertambah, diiringi juga elektron pada kulit terluar juga semakin bertambah sedang efek shielding memiliki kekuatan yang tetap dapat disimpulkan bahwa gaya tarik-menarik elektron dengan proton di inti akan semakin kuat seiring bertambahnya nomor atom dalam satu perioda  sehingga jari-jari elektron atom tersebut akan semakin mengecil.

Aturan-aturan untuk menghitung konstanta perisai

Karena efek perisai disebabkan oleh gaya tolak-menolak oleh elektron yang lain terhadap elektron yang menjadi perhatian, konstanta perisai dapat diperkirakan sebagai penjumlahan atas kontribusi seluruh elektron-elektron secara individual.

Karena efek perisai sangat bergantung pada lokasi elektron lokasi elektron-elektron, baik itu di sebelah dalam atau luar dari elektron yang menjadi perhatian, sebagaimana disebutkan dalam bagian 2.3, posisi-posisi relatif dari orbital elektron diklasifikasikan dalam kelompok-kelompok berikut dan dipisahkan dengan garis miring.

Dari kiri ke kanan, orbital berkembang dari yang terdalam hingga yang terluar. ns dan np berada pada kelompok yang sama dengan memperhatikan kesamaan lokasi dari orbital-orbital ini.

Kontribusi yang diberikan oleh elektron dalam kelompok terluar adalah sama dengan 0, karena mereka tidak menyebabkan efek perisai.

Kontribusi oleh elektron dalam kelompok yang sama dapat dinyatakan sebesar 1/3, dikarenakan efek perisai yang tidak lengkap dan berkaitan juga dengan probabilitas relatif dari elektron-elektron tersebut berada pada daerah yang lebih dalam.

Kontribusi dari elektron dari kelompok dalam adalah sama dengan 1, karena elektron dalam akan memberikan efek perisai yang lengkap.

Aturan-aturan di atas merupakan versi yang lebih sederhana dari aturan Slater pada tahun 1930, yang mana bagian utama saja yang digunakan. Aturan (1)-(3) adalah sama. Dan untuk aturan (4), Slater memperkenalkan sedikit perbedaan untuk 1s dan orbital yang lain, 0.3 untuk 1s dan 0.35 untuk yang lainnya. Aturan (5) adalah sama kecuali untuk elektron pada ns dan np, di mana Slater meninjau elektron dalam (n-1)s atau (n-1)p memiliki kontribusi sebesar 0.85 untuk perisai terhadap elektron yang berada pada kulit ke-n, disebabkan oleh efek perisai yang tidak lengkap dan dikarenakan oleh kulit elektron yang saling tumpang tindih. Aturan Slater telah digunakan untuk membangun fungsi orbital atomik dengan perlakuan yang sederhana untuk berbagai atom dan mereka memainkan peranan yang sangat penting terutama pada saat-saat awal perkembangan kimia kuantum. Fungsi orbital atomik dengan bentuk yang diusulkan oleh J. C. Slater disebut sebagai orbital tipe Slater (Slater Type Orbital/STO) dan digunakan dalam paket program terakhir untuk kimia kuantum.

Contoh pada atom Fe dengan konfigurasi elektron 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s^{2 ,}

Sumber :
Miessler, Gary L.; Tarr, Donald A. (2003). Inorganic Chemistry. Prentice Hall.