Δραστικό πυρηνικό φορτίο

Διάγραμμα ενός ατόμου που δείχνει την έκταση του ενεργού πυρηνικού φορτίου.

Δραστικό πυρηνικό φορτίο (Ζ*) ονομάζεται το φορτίο του πυρήνα (ο αριθμός των πρωτονίων) ελαττωμένο κατά τον αριθμό των ενδιάμεσων ηλεκτρονίων. Ενδιάμεσα είναι όλα τα ηλεκτρόνια εκτός από αυτά της εξωτερικής στιβάδας. Είναι κατά προσέγγιση το φορτίο του πυρήνα (Ζ) μειωμένο κατά το φορτίο των ηλεκτρονίων των εσωτερικών στιβάδων.

Οι ελκτικές δυνάμεις που ασκούνται στα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας από το φορτίο του πυρήνα (πυρηνικό φορτίο Ζ) ελαττώνονται ως έναν βαθμό, λόγω των απωστικών δυνάμεων που ασκούνται σε αυτά από τα ηλεκτρόνια των εσωτερικών στιβάδων (ενδιάμεσα ηλεκτρόνια).

Το δραστικό πυρηνικό φορτίο (Ζ*) αντιπροσωπεύει το φορτίο του πυρήνα που επιδρά πραγματικά στα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας, λόγω προάσπισής (θωράκισης) τους από τα ηλεκτρόνια των εσωτερικών στιβάδων.

• Σε μία περίοδο του Π.Π. το δραστικό πυρηνικό φορτίο (Ζ*) αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά.

• Σε μία ομάδα του Π.Π. το δραστικό πυρηνικό φορτίο (Ζ*) είναι περίπου σταθερό.

Έστω για παράδειγμα τα στοιχεία της IA ομάδας:

₃Li: 2, 1, Z* ≈ 3 - 2 = 1.

₁₁Na: 2, 8, 1, Z* ≈ 11 - 10 = 1.

₁₉K: 2, 8, 8, 1, Z* ≈ 19 - 18 = 1.

₃₇Rb: 2, 8, 18, 8, 1, Z* ≈ 37 - 36 = 1.

Το δραστικό πυρηνικό φορτίο (Ζ*) δίνεται από τη σχέση Ζ* = Ζ - s, όπου Ζ είναι ο ατομικός αριθμός (το φορτίο του πυρήνα) και s η σταθερά προάσπισης (ή θωράκισης). Η σταθερά s εκφράζει την ικανότητα ενός ηλεκτρονίου να θωρακίζει ένα άλλο ηλεκτρόνιο που βρίσκεται στο ίδιο ή σε διαφορετικό τροχιακό από την ελκτική δύναμη του πυρήνα. Η σταθερά s υπολογίζεται με ακρίβεια με βάση τους κανόνες του Slater και κατά προσέγγιση είναι ίση με τα ηλεκτρόνια των εσωτερικών στιβάδων.