Calculateur de charge nucléaire effective

La charge nucléaire effective représente l'attraction positive nette ressentie par un électron dans un atome polyélectronique. Le noyau porte une charge déterminée par le numéro atomique Z, mais les autres électrons repoussent l'électron étudié et font partiellement écran à cette attraction. Un modèle simple s'écrit Zeff = Z − S, où S est une constante d'écran estimée pour cet électron. Le résultat est sans dimension et s'exprime couramment en unités de charge élémentaire positive. L'écran n'est pas identique pour tous les électrons d'un atome. Les électrons de cœur écrantent généralement fortement les électrons de valence, tandis que ceux d'une même couche s'écrantent moins efficacement. Les électrons internes ressentent une charge effective bien plus grande, car peu de densité électronique se trouve entre eux et le noyau. Les orbitales pénétrantes passent davantage de temps près du noyau et subissent généralement un Zeff supérieur ; dans une même couche principale, la pénétration suit habituellement l'ordre s, p, d, puis f. Le calculateur effectue la soustraction finale une fois la constante connue. Dans les exercices d'introduction, S peut être fourni ou estimé par les règles de Slater. Elles regroupent la configuration électronique et attribuent des contributions aux électrons du même groupe et des groupes internes. Les coefficients dépendant de l'électron examiné, calculez S pour celui-ci plutôt que de le traiter comme une propriété universelle de l'élément. Les méthodes quantiques avancées décrivent l'écran par la densité électronique plutôt que par une seule constante empirique. La charge nucléaire effective aide à expliquer les tendances périodiques. Le long d'une période, la charge nucléaire augmente sans que l'écran croisse assez pour la compenser ; Zeff de valence augmente donc généralement. Cette attraction accrue contribue à la diminution des rayons atomiques et à la hausse des énergies d'ionisation de gauche à droite. En descendant dans un groupe, les nouvelles couches augmentent à la fois la distance et l'écran : Zeff seul ne suffit pas. Le concept éclaire aussi qualitativement l'électronégativité, l'énergie orbitale et la réactivité chimique. Ne confondez pas charge nucléaire effective, charge formelle, état d'oxydation et charge nette d'un ion. Ces grandeurs de comptabilité électronique répondent à d'autres questions. Zeff dépend aussi de l'électron et de l'orbitale considérés : un résultat sans configuration électronique ni méthode d'écran peut être trompeur. Utilisez ce calculateur pour vérifier l'arithmétique après avoir établi S, comparer des modèles de façon cohérente et explorer l'effet de Z ou de l'écran sur l'attraction nucléaire. Pour la spectroscopie quantitative ou des propriétés atomiques très précises, utilisez des données expérimentales ou un calcul de structure électronique adapté.