Jaký je efektivní jaderný náboj?

Efektivní jaderný náboj je přitažlivá síla protonů v jádru atomu na elektronu poté, co je odpuzena síla elektronových atomů. Numerická hodnota tohoto náboje je nalezena pomocí jednoduchého matematického vzorce Z (efektivní) = ZS, kde Z je kladný náboj a S je počet elektronů v plně obsazených orbitálech. V neutrálních atomech se efektivní jaderný náboj rovná počtu elektronů v nejvzdálenějším orbitálu, které se nazývají valenční elektrony.

V atomech mají všechny protony kladný náboj jeden. Atom se liší od ostatních atomů počtem protonů, které má, ačkoli počet neutronů se může lišit mezi různými atomy stejného typu a některé atomy stejného typu mohou mít ionty s více nebo méně elektrony na oběžné dráze. Celkový kladný náboj atomu je počet jeho protonů, což je také atomové číslo atomu, jak je ukázáno v periodické tabulce prvků. Prvním krokem při určování atomového účinného jaderného náboje je stanovení jeho celkového kladného náboje, čehož lze dosáhnout vyhledáním atomového čísla atomu.

Elektrony jsou přitahovány k jádru atomu a nacházejí se v orbitálech, které se vyplňují předvídatelným způsobem. První orbitál může obsahovat pouze dva elektrony. Následující orbitaly obsahují vždy osm elektronů, když jsou plné. Za normálních okolností a za účelem nalezení atomového účinného jaderného náboje budou elektrony zabírat nejbližší orbitální jádro, které mohou.

Plně obsazené orbity působí proti stejnému množství kladného náboje, protože obsahují záporný náboj. Například atom s 12 protony a 12 elektrony, který je neutrálním atomem, ztratí 2 kladné náboje z plně obsazeného prvního orbitálu a 8 kladných nábojů od druhého. Další dva elektrony ve třetím orbitálu neovlivňují efektivní jaderný náboj atomu, který by v tomto případě byl 12 mínus 10 nebo 2.

Ve většině případů je zjednodušená rovnice dostatečná k objevení atomového účinného jaderného náboje. Složitější verze rovnice zohledňují malý záporný náboj valenčních elektronů, který je pro většinu účelů považován za zanedbatelný. Iony budou mít také účinný jaderný náboj, který se mírně odchyluje od standardní rovnice, protože přidání extra elektronu k vnějšímu orbitálu způsobí, že bude o něco méně pozitivní, a ztráta elektronu zvýší pozitivní přitažlivost atomu.