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La carica nucleare efficace è l’attrazione netta che un elettrone sente dal nucleo dopo aver tenuto conto della schermatura dovuta agli altri elettroni. Si indica spesso con Z eff . Non è semplicemente uguale al numero atomico Z, soprattutto negli atomi con molti elettroni.
Il nucleo esercita un’attrazione coulombiana su ogni elettrone. Gli altri elettroni modificano però il campo elettrico e riducono in parte l’attrazione percepita, soprattutto quando si trovano mediamente più vicini al nucleo. Questa riduzione viene chiamata schermatura.
In forma qualitativa si può scrivere Z eff ≈ Z − S , dove S rappresenta una costante di schermatura. Non è un’identità universale: S dipende dall’orbitale e dalla distribuzione elettronica. Serve come modello per ragionare sulle tendenze periodiche.
Spostandosi da sinistra a destra in un periodo, Z aumenta di una unità a ogni elemento, mentre gli elettroni aggiunti occupano in gran parte lo stesso livello principale. La schermatura non cresce quanto Z; di conseguenza Z eff tende ad aumentare.
Quando l’attrazione effettiva cresce, gli elettroni di valenza vengono in media trattenuti più vicino al nucleo. Questo contribuisce alla diminuzione del raggio atomico lungo un periodo e all’aumento generale dell’energia necessaria per rimuovere un elettrone.