Tehollinen ydinvaraus

Tehollisella ydinvarauksella (symboli Zeff) tarkoitetaan negatiivisesti varautuneen elektronin kokemaa puoleensa vetävää atomiytimen protoneista johtuvaa positiivista varausta Z, kun on huomioitu muiden elektronien aiheuttama sähköinen hylkivä voima. Tätä hylkivää voimaa kuvataan varjostustekijällä, jonka symboli on σ (sigma) tai S. Hylkivän voiman suuruus riippuu atomin elektronipilvessä tarkasteltua elektronia sisempien, eli matalamman pääkvanttiluvun omaavien elektronien lukumäärästä ja varjostuskyvystä, eikä ulompien elektronien lukumäärästä. Matemaattinen kuvaus on seuraavanlainen:
Zeff =Z - σ

Z riippuu suoraan ytimen protonien lukumäärästä, eli järjestysluvusta. Esimerkiksi vedyllä luku on 1. σ voidaan laskea yksinkertaisimmin Slaterin sääntöjen avulla.

Tehollisen ydinvarauksen avulla voidaan selittää atomin ominaisuuksia kuten sen kokoa: Zeff kasvaessa atomin koko pienenee sillä elektronit pakkautuvat lähemmäs ydintä sen positiivisen varauksen houkuttelemana.

Zeff voidaan myös käyttää selvittämään samankaltaisista elektronikonfiguraatio vaihtoehdoista vakaampi: suuremman Zeff kokeva elektroni on voimakkaammin sitoutunut atomiytimen läheisyyteen ja sen poistamiseen tarvitaan enemmän energiaa kuin pienemmän Zeff kokevan elektronin.

Lähteet

Kemia
Atomifysiikka