Ποιο είναι το αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο;

Το αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο είναι η ελκυστική δύναμη των πρωτονίων στον πυρήνα ενός ατόμου σε ένα ηλεκτρόνιο μετά την απωθητική δύναμη των ηλεκτρονίων του ατόμου.Η αριθμητική τιμή αυτού του φορτίου βρίσκεται μέσω του απλού μαθηματικού τύπου, z (αποτελεσματικό) ' z-s, όπου το z είναι το θετικό φορτίο και το S είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε πλήρως κατεχόμενα τροχιακά.Στα ουδέτερα άτομα, το αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο ισούται με τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό τροχιακό, τα οποία ονομάζονται ηλεκτρόνια σθένους.Ένα άτομο διακρίνεται από άλλα άτομα με τον αριθμό των πρωτονίων που έχει, αν και ο αριθμός των νετρονίων μπορεί να ποικίλει μεταξύ διαφορετικών ατόμων του ίδιου τύπου και ορισμένα άτομα του ίδιου τύπου μπορεί να έχουν ιόντα με περισσότερα ή λιγότερα ηλεκτρόνια σε τροχιά.Το συνολικό θετικό φορτίο ενός ατόμου είναι ο αριθμός των πρωτονίων του, το οποίο είναι επίσης ο ατομικός αριθμός του ατόμου όπως φαίνεται στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων.Ένας προβλέψιμος τρόπος.Το πρώτο τροχιακό μπορεί να περιέχει μόνο δύο ηλεκτρόνια.Τα επόμενα τροχιακά περιέχουν κάθε οκτώ ηλεκτρόνια όταν είναι γεμάτα.Υπό κανονικές συνθήκες και για τους σκοπούς της εξεύρεσης ενός αποτελεσματικού πυρηνικού φορτίου ενός ατόμου, τα ηλεκτρόνια θα καταλαμβάνουν το πλησιέστερο τροχιακό για τον πυρήνα που μπορούν.Για παράδειγμα, ένα άτομο με 12 πρωτόνια και 12 ηλεκτρόνια, που είναι ένα ουδέτερο άτομο, θα χάσει 2 θετικό φορτίο από το πλήρως κατεχόμενο πρώτο τροχιακό και 8 θετικό φορτίο από το δεύτερο.Τα άλλα δύο ηλεκτρόνια στο τρίτο τροχιακό δεν επηρεάζουν το αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο του ατόμου, το οποίο στην περίπτωση αυτή θα ήταν 12 μείον 10 ή 2.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, η απλοποιημένη εξίσωση είναι επαρκής για να ανακαλύψει το αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο ενός ατόμου.Οι πιο πολύπλοκες εκδόσεις της εξίσωσης λαμβάνουν υπόψη το μικρό αρνητικό φορτίο των ηλεκτρονίων σθένους, το οποίο θεωρείται αμελητέο για τους περισσότερους σκοπούς.Τα ιόντα θα έχουν επίσης ένα αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο που αποκλίνει ελαφρώς από την τυποποιημένη εξίσωση, καθώς η προσθήκη ενός επιπλέον ηλεκτρονίου στο εξωτερικό τροχιακό θα το κάνει ελαφρώς λιγότερο θετικό και η απώλεια ενός ηλεκτρονίου θα αυξήσει τη θετική έλξη του ατόμου.