Relativistisch Effekt

De relativistische Effekt beschrifft dat Afwieken bi de Egenschoppen vun swore Elementen vun dat, wat na herkömmlich Methoden (vgl. Schrödingerglieken) vermoodt warrt. En begäng Bispeel dorvör is de düüdliche Ünnerscheed vun de Klöör bi de Elementen Sülver un Gold, man ok de fletige Phaas vun Quecksülver ünner Normalbedingen kann dör den relativistischen Effekt verkloort warrn.

Vör disse Verkloren weer dat ok as „Effekt vun’t inerte Elektronenpoor“ (Inert-pair effect) betekent, wiel dat butenste Elektronenpoor in’t Valenz-s-Orbital inert is.

Theorie dorachter

Bi de sworen Elementen af de sössten Periood in dat Periodensystem hebbt de Elektronen in de Neeg vun’n Atomkarn so grote Snelligkeiten, dat en relativistisch Anwassen vun jemehr Masse vörkummt, wat to en radial Tohopentehn vun de s- un p-Orbitalen föhrt. Dor warrt de Karnladen vun de Elektronen beter dör afschuult un de Energieniveaus vun de d- un f-Orbitalen warrt anböhrt.

Mathemaatsch mutt de nich-relativistische Hamilton-Operater gegen en relativistischen uttuuscht warrn. Dat geiht bi Atomen teemlich goot mit de Diracglieken an Steed vun de Schrödingerglieken. Bi de lichteren Elementen sünd Termen as de Breit-Korrektur maatgevend för de Elektron-Elektron-Wesselwirken un de Quantenelektrodynamik (QED) vun de Vakuumpolarisatschoon un Vakuumfluktuatschoon. Ruchweg af de Atomtall 50 speelt disse Term aver keen Rull mehr, wieldat de Vakuumpolarisatschoon un -fluktuatschoon meist den glieken Weert annehmt. Binnen een Grupp vun’t Periodensystem nimmt de Term för den relativitischen Effekt mit Z² to un warrt in de sössten Periood so groot, dat man den nich mehr ünner’n Disch kehren dröff. Af en Atomtall vun 55 mutt de Effekt dorüm acht warrn.

Bi de Elementen vun de föfften Periood speelt de Lanthanoidenkontrakschoon en bedüdend Rull, üm dat Verhollen to beschrieven. Dorna müssen aver de Energieniveaus vun de s- un p-Orbitalen vun Sülver un Gold meist liek groot wesen. Beobacht warrt bi’t Gold aver en Tosamentehn vun’t 6s-Orbital un en Utdehnen vun dat 5d-Niveau.

Bispelen

Bi Sülver un Gold weern de 5d- un 6s-Energieniveaus in’n nich-relativistischen Fall liek groot. Man dör den relativistischen Effekt, warrt de 6s-Niveaus tohopentogen un de 5d-Niveaus utwiet. Dor entsteiht en Energiedifferenz bi, de de Bülgenläng vun blau Licht entspreken deiht. Dorüm warrt dat blaue Licht vun’t Gold absorbeert un de golden Klöör kummt tostannen. Gliektiedig warrt de Binnenlängen in Goldverbinnen körter (üm un bi 20 pm bi’t Gold-Dimer). Dat is antonehmen, dat disse Effekt bi’t Roentgenium noch starker is.

De Tendenz Oxiden to billn is bi swore Elementen nich so, as dat vermodt weer. So is PbO de bestännigste Verbinnen vun’t Blie, wieldat Silizium, Germanium un Tinn bestännige Dioxiden in de Form MO₂ billt. Jüst so is keen bestännig Wismut(V)oxid bekannt, von Phosphor, Arsen und Antimon aver woll.

Literatur

P. Pyykkö: Relativistic theory of atoms and molecules. A bibliography 1916-1985, Lecture Notes in Chemistry, No. 41, 389 p. Springer-Verlag, Berlin-Heidelbarg-New York (1986). ISBN 3-540-17167-3.