Какова эффективная ядерная зарядка?

Эффективный заряд ядра - это сила притяжения протонов в ядре атома на электроне после того, как сила отталкивания электронов атома будет учтена. Числовое значение этого заряда находится через простую математическую формулу, Z (эффективная) = ZS, где Z - положительный заряд, а S - число электронов на полностью занятых орбиталях. В нейтральных атомах эффективный заряд ядра равен числу электронов на самой внешней орбите, которые называются валентными электронами.

В атомах все протоны имеют положительный заряд, равный единице. Атом отличается от других атомов количеством протонов, которые он имеет, хотя число нейтронов может варьироваться между различными атомами одного типа, и некоторые атомы одного типа могут иметь ионы с большим или меньшим количеством электронов на орбите. Общий положительный заряд атома - это число его протонов, которое также является атомным номером атома, как показано в периодической таблице элементов. Первым шагом в определении эффективного ядерного заряда атома является определение его полного положительного заряда, что может быть достигнуто путем поиска атомного номера атома.

Электроны тянутся к ядру атома и находятся на орбиталях, которые заполняются предсказуемым образом. Первая орбиталь может содержать только два электрона. Последующие орбитали содержат по восемь электронов, когда они заполнены. При нормальных обстоятельствах и в целях нахождения эффективного ядерного заряда атома электроны будут занимать самую близкую к ядру орбиталь, какую они могут.

Полностью занятые орбитали противодействуют тому же количеству положительного заряда, что и отрицательный заряд. Например, атом с 12 протонами и 12 электронами, который является нейтральным атомом, потеряет 2 положительных заряда от полностью занятой первой орбитали и 8 положительных зарядов от второй. Два других электрона на третьей орбитали не влияют на эффективный заряд атома, который в этом случае будет 12 минус 10 или 2.

В большинстве случаев упрощенного уравнения достаточно для обнаружения эффективного ядерного заряда атома. Более сложные версии уравнения учитывают небольшой отрицательный заряд валентных электронов, который считается незначительным для большинства целей. Ионы также будут иметь эффективный заряд ядра, который немного отклоняется от стандартного уравнения, поскольку добавление дополнительного электрона к внешней орбитали сделает его немного менее положительным, а потеря электрона увеличит положительное притяжение атома.