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Dans un atome d'hydrogène, l'électron unique ressent la charge nucléaire totale Z. Dans les atomes multi-électroniques, les électrons internes annulent partiellement l'attraction nucléaire sur les électrons externes par un phénomène appelé effet d'écran. Les règles de Slater quantifient cela : chaque électron dans la même couche contribue 0,35 à la constante d'écran, chaque électron dans la couche n-1 contribue 0,85, et les électrons dans les couches n-2 ou inférieures contribuent 1,00. Pour le sodium (Z=11), l'électron externe 3s a Zeff = 11 - (2×1,00 + 8×0,85) = 11 - 8,8 = 2,2.
Zeff augmente à travers une période car chaque proton ajouté augmente Z de 1, tandis que les électrons ajoutés à la même couche n'écrantent que 0,35 chacun, soit une augmentation nette. Cela explique pourquoi le fluor (Zeff ≈ 5,2) retient ses électrons beaucoup plus fort que le lithium (Zeff ≈ 1,3), bien que les deux appartiennent à la période 2. Un Zeff plus élevé contracte le nuage électronique, augmentant l'énergie d'ionisation et l'électronégativité tout en diminuant le rayon atomique.
En descendant dans un groupe, Zeff reste à peu près constant ou augmente légèrement car de nouvelles couches sont ajoutées et les électrons internes fournissent un écrantage quasi complet. Cependant, le nombre quantique principal n augmente, éloignant les électrons de valence du noyau. Cette combinaison—Zeff similaire mais n plus grand—entraîne une liaison électronique plus faible en descendant dans un groupe, expliquant la diminution progressive de l'énergie d'ionisation et l'augmentation des rayons atomiques et ioniques.
Atomic radius, ionization energy, electron affinity, electronegativity, and periodic trends
Explore CategoryZeff = Z - S, où Z est le numéro atomique et S est la constante d'écran calculée par les règles de Slater. Chaque groupe d'électrons contribue une fraction spécifique à S en fonction de sa couche.
Chaque nouveau proton ajoute +1 à Z, mais les électrons de la même couche n'écrantent que 0,35 chacun, de sorte que Zeff net augmente d'environ 0,65 par élément à travers une période.
Un Zeff plus élevé signifie que le noyau attire les électrons de valence plus fortement, nécessitant plus d'énergie pour les arracher. C'est pourquoi l'énergie d'ionisation augmente généralement à travers une période.
Les règles de Slater sont des directives empiriques pour estimer la constante d'écran S. Les électrons du même groupe contribuent 0,35, la couche (n-1) contribue 0,85, et les couches internes contribuent 1,00 à S pour les électrons s et p.
Non. Z est toujours un entier égal au nombre de protons. Zeff est une valeur décimale plus petite qui reflète ce qu'un électron externe ressent réellement après que les électrons internes aient partiellement annulé l'attraction nucléaire.