Калькулятор эффективного заряда ядра

Эффективный заряд ядра характеризует результирующее положительное притяжение, которое испытывает электрон в многоэлектронном атоме. Заряд ядра определяется атомным номером Z, но другие электроны отталкивают данный электрон и частично экранируют притяжение. Простая модель записывается как Zeff = Z − S, где S — постоянная экранирования, оценённая для конкретного электрона. Результат безразмерен и обычно описывается в единицах положительного элементарного заряда. Экранирование неодинаково для всех электронов атома. Внутренние электроны обычно сильно экранируют валентные, а электроны одной оболочки экранируют друг друга слабее. Сами внутренние электроны испытывают гораздо больший эффективный заряд, поскольку между ними и ядром мало электронной плотности. Проникающие орбитали чаще находятся близко к ядру и обычно соответствуют большему Zeff; в одной главной оболочке проникающая способность обычно убывает в порядке s, p, d, f. Калькулятор выполняет заключительное вычитание после определения постоянной. В начальных задачах S может быть задана или оценена по правилам Слейтера. Они группируют электронную конфигурацию и назначают вклады электронам той же и внутренних групп. Коэффициенты зависят от рассматриваемого электрона, поэтому рассчитывайте S для него, а не считайте универсальным свойством элемента. Более сложные квантово-химические методы описывают экранирование через электронную плотность, а не одну эмпирическую постоянную. Эффективный заряд ядра помогает объяснять периодические закономерности. Вдоль периода заряд ядра растёт, а экранирование не увеличивается достаточно для компенсации, поэтому валентный Zeff обычно возрастает. Более сильное притяжение способствует уменьшению атомных радиусов и росту энергии ионизации слева направо. Вниз по группе новые оболочки увеличивают и расстояние, и экранирование, поэтому одного Zeff для простого вывода недостаточно. Понятие также помогает качественно объяснять электроотрицательность, энергию орбиталей и химическую реакционную способность. Не путайте эффективный заряд ядра с формальным зарядом, степенью окисления или суммарным зарядом иона. Эти учётные величины отвечают на другие химические вопросы. Zeff зависит и от выбранного электрона и орбитали, поэтому результат без электронной конфигурации и метода экранирования может вводить в заблуждение. Используйте калькулятор для проверки арифметики после получения S, согласованного сравнения моделей и изучения влияния атомного номера или экранирования на притяжение ядра. Для количественной спектроскопии и высокоточных атомных свойств нужны экспериментальные данные или подходящий расчёт электронной структуры.