Carica nucleare efficace

Lo stesso argomento in dettaglio: Effetto di schermo.

La carica nucleare efficace o semplicemente carica efficace (o carica nucleare effettiva, in simboli o Z*) è la carica di cui realmente risente un elettrone in un atomo polielettronico. Si dice "efficace" perché, a causa dell'effetto di schermo degli altri elettroni degli strati più interni (in inglese core), l'elettrone all'ultimo strato non risente totalmente della carica nucleare.

Solo nell'atomo di idrogeno e nell'atomo di elio, gli elettroni (rispettivamente uno per l'idrogeno e due per l'elio), non essendo schermati da elettroni più interni, risentono di una carica efficace equivalente alla carica nucleare. In tutti gli altri atomi, gli elettroni all'ultimo strato risentono invece di una carica efficace calcolabile mediante l'equazione:

dove Z* è la notazione usualmente adottata per indicare la carica nucleare efficace, Z è il numero di protoni e S è il numero medio di elettroni (costante di schermo) tra il nucleo e l'elettrone considerato ed è facilmente calcolabile tenendo conto delle regole di Slater.

Una conseguenza della carica effettiva è rappresentata dalla dimensione del raggio atomico, che aumenta al diminuire della Z* poiché gli elettroni più esterni risultano meno attratti dall'interazione coulombiana con il nucleo e possono quindi starne più distanti.


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