Effektiv nukleär laddning hänvisar till laddningen som känns av de yttersta (valens) elektronerna i en multi-elektron-atom, med hänsyn tagen till antalet avskärmningselektroner som omger kärnan. Formeln för beräkning av effektiv kärnladdning för en enda elektron är "Zeff = Z-S", där Zeff
är den effektiva kärnladdningen, Z är antalet protoner i kärnan och S är medelvärdet mängd elektrondensitet mellan kärnan och den elektron som du löser.

Som exempel kan du använda denna formel för att hitta den effektiva kärnladdningen för en elektron i litium, speciellt "2s" -elektronen.

TL; DR (för länge, läste inte)

Beräkningen för effektiv kärnladdning är Zeff = Z - S. Zeff är den effektiva laddningen, Z är atomnumret och S är laddningsvärdet från Slaters regler.

Hitta Z: Atomnummer

Bestäm värdet på Z. Z är antalet protoner i atomkärnan, som bestämmer kärnans positiva avgift. Antalet protoner i en atoms kärna är också känt som atomnummer som finns på det periodiska elementets tabell.

I exemplet är värdet på Z för litium 3.

Hitta S: Slaters regler

Hitta värdet på S genom att använda Slaters Regler, som ger numeriska värden för det effektiva kärnladdningskonceptet. Detta kan åstadkommas genom att komponera elektronkonfigurationen av elementet i följande ordning och grupperingar: (1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d), (4f), ( 5s, 5p), (5d), (5f), etc. Numren i denna konfiguration motsvarar skalens nivå av elektronerna i atomen (hur långt borta elektronerna är från kärnan) och bokstäverna motsvarar den givna formen av en elektrons bana. I förenklade termer är "s" en sfärisk orbitalform, "p" liknar en figur 8 med två lober, "d" liknar en figur 8 med en munk runt mitten och "f" liknar två figurer 8s som halverar varandra .

I exemplet har litium tre elektroner och elektronkonfigurationen ser ut så här: (1s) 2, (2s) 1, vilket betyder att det finns två elektroner på den första skalnivån, både med sfäriska orbitalformer, och en elektron (fokus för detta exempel) på den andra skalnivån, även med en sfärisk form.

Hitta S: Tilldela elektronvärden

Tilldela ett värde till elektronerna enligt deras skal nivå och orbital form. Elektroner i en "s" eller "p" -bana i samma skal som den elektron som du löser bidrar med 0,35, elektroner i en "s" eller "p" -krets i skalet, en energinivå lägre bidrar med 0,85 och elektroner i en "s" eller "p" orbital i skal ska två energinivåer och lägre bidra 1. Elektroner i en "d" eller "f" -krets i samma skal som den elektron som du beräknar bidrar med 0,35 och elektroner i en "d" eller "f" -krets i alla lägre energinivåer bidrar 1. Elektroner i skal högre än den elektron som du löser bidrar inte till avskärmning.

I exemplet finns två elektroner i skalet som är en energinivå lägre än det elektroniska skalet som du löser och de båda har "s" orbitaler. Enligt Slater's Rules bidrar dessa två elektroner vardera med 0,85. Inkludera inte värdet för den elektron som du löser.

Hitta S: Lägg till värden tillsammans

Beräkna värdet på S genom att lägga till de siffror du tilldelade varje elektron med Slaters Regler .

För vårt exempel räknas S med .85 + .85 eller 1.7 (summan av värdena för de två elektronerna vi räknar)

Subtrahera S från Z

Subtrahera S från Z för att hitta den effektiva kärnladdningen, Zeff.

I exemplet med en litiumatom är Z lika med 3 (atomtalet litium) och S är lika med 1,7. Genom att ändra variablerna i formeln till de korrekta värdena för exemplet blir det Zeff = 3 - 1,7. Värdet av Zeff
(och därmed den effektiva kärnladdning av 2: e elektronen i en litiumatom) är 1,3.