有效核電荷計算器

有效核電荷是多電子原子中，電子感受到的淨正電吸引。原子核電荷由原子序 Z 決定，但其他電子會排斥該電子，並部分遮蔽原子核的吸引作用。簡單模型寫成 Zeff = Z − S，其中 S 是針對特定電子估算的遮蔽常數。結果為無因次量，通常以正基本電荷的倍數描述。 同一原子內，各電子受到的遮蔽並不相同。內層電子通常對價電子有較強的遮蔽作用，同一殼層中的電子彼此遮蔽則較弱。內層電子與原子核之間的電子密度很低，因此感受到的有效核電荷大得多。穿透性較強的軌域在原子核附近出現的機率較高，往往具有較大的 Zeff；同一主殼層內，軌域穿透能力通常依序為 s、p、d、f。 已知遮蔽常數後，本計算器執行最後的減法。基礎題目可能直接提供 S，也可用史萊特規則估算。此規則將電子組態分組，並給予同組及較內層組電子不同的遮蔽貢獻。係數取決於研究的電子，因此應針對該電子計算 S，而非將其視為元素的固定通性。更進階的量子化學方法會透過電子密度描述遮蔽，而非單一經驗常數。 有效核電荷有助解釋元素週期趨勢。沿同一週期，核電荷上升，但遮蔽增加不足以抵消，因此價電子的 Zeff 通常增加。較強的吸引有助說明由左至右原子半徑縮小、游離能升高的趨勢。沿同一族向下，新增殼層同時增加距離與遮蔽，所以判斷趨勢不能只考慮 Zeff。此概念也能定性解釋電負度、軌域能量與化學反應性。 不要將有效核電荷與形式電荷、氧化態或離子的淨電荷混淆。這些電子記帳量回答的是不同化學問題。Zeff 也取決於考慮哪個電子與軌域，因此未附電子組態及遮蔽方法的結果可能造成誤解。可在推導 S 後使用本計算器核對算術，以一致方式比較模型估值，並探索原子序或遮蔽變化如何影響核吸引力。定量光譜分析或高精度原子性質研究，應依賴實驗資料或適當的電子結構計算。