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La charge nucléaire effective fait référence à la charge ressentie par les électrons situés le plus à l'extérieur (valence) d'un atome à plusieurs électrons après la prise en compte du nombre d'électrons de protection qui entourent le noyau. La formule de calcul de la charge nucléaire effective pour un seul électron est "Zeff = Z - S ", où Zeff est la charge nucléaire effective, Z le nombre de protons dans le noyau et S la quantité moyenne de densité électronique entre le noyau et l'électron pour lequel vous résolvez.
A titre d'exemple, vous pouvez utiliser cette formule pour trouver la charge nucléaire effective d'un électron au lithium, en particulier de l'électron "2s".
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
Le calcul de la charge nucléaire effective est Zeff = Z - S. Zeff est la charge effective, Z est le numéro atomique et S est la valeur de charge de Slaters Rules.
Déterminez la valeur de Z. Z est le nombre de protons dans le noyau de l'atome, qui détermine la charge positive du noyau. Le nombre de protons dans le noyau d'un atome est également appelé numéro atomique, que l'on peut trouver sur le tableau périodique des éléments.
Dans l'exemple, la valeur de Z pour le lithium est 3.
Trouvez la valeur de S en utilisant les règles Slaters, qui fournissent des valeurs numériques pour le concept de charge nucléaire effective. Ceci peut être accompli en écrivant la configuration électronique de l'élément dans l'ordre et les groupements suivants: (1s (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d), (4f), ( 5s, 5p), (5d), (5f), etc. Les nombres dans cette configuration correspondent au niveau de la coque des électrons de l'atome (à quelle distance les électrons sont-ils du noyau) et les lettres correspondent-elles à la forme donnée d'une orbite d'électrons. En termes simplifiés, "s" est une forme orbitale sphérique, "p" ressemble à une figure 8 à deux lobes, "d" ressemble à une figure 8 avec un beignet autour du centre et "f" ressemble à deux figures 8 qui se coupent en deux. .
Dans l'exemple, le lithium a trois électrons et la configuration électronique ressemble à ceci: (1s) 2, (2s) 1, ce qui signifie qu'il y a deux électrons au premier niveau de la coque, tous deux de formes orbitales sphériques, et un électron (le foyer de cet exemple) au deuxième niveau de coque, également de forme sphérique.
Attribuez une valeur aux électrons en fonction de leur niveau de coque et de leur forme orbitale. Les électrons dans une orbite "s" ou "p" dans la même coque que l'électron auquel vous apportez une contribution de 0,35, les électrons dans une orbitale "s" ou "p" dans la coque un niveau d'énergie inférieur contribuent pour 0,85, et les électrons dans une orbitale "s" ou "p" dans les coques à deux niveaux d'énergie et inférieurs contribuant 1. Electrons dans une orbitale "d" ou "f" dans la même coquille que l'électron pour lequel vous calculez une contribution de 0,35, et électrons dans un "d" ou "f" orbital dans tous les niveaux d'énergie inférieurs contribuent 1. Les électrons dans les couches supérieures à l'électron pour lequel vous ne résolvez pas ne contribuent pas à la protection.
Dans l'exemple, il y a deux électrons dans la coque qui correspond à un niveau d'énergie inférieur à celui de la coque de l'électron pour lequel vous résolvez, et ils ont tous deux "s" orbitales. Selon les règles Slaters, ces deux électrons contribuent chacun à 0,85. N'incluez pas la valeur de l'électron pour lequel vous résolvez.
Calculez la valeur de S en additionnant les nombres que vous avez attribués à chaque électron à l'aide des règles Slaters.
Pour notre exemple, S est égal à 0,85 + 0,85 ou 1,7 (la somme des valeurs des deux électrons comptait)
Soustrayez S de Z pour trouver la charge nucléaire effective, Zeff.
Dans l'exemple utilisant un atome de lithium, Z est égal à 3 (le numéro atomique du lithium) et S est égal à 1,7. En changeant les variables de la formule aux valeurs correctes de l'exemple, cela devient Zeff = 3 - 1,7. La valeur de Zeff (et donc la charge nucléaire effective de l'électron 2s dans un atome de lithium) est de 1,3.