Calculateur de constante d'écran

La constante d'écran, notée σ, décrit la mesure dans laquelle les électrons internes protègent les électrons externes de l'effet complet de la charge nucléaire (Z). La constante d'écran est essentielle pour déterminer la charge nucléaire effective ressentie par les électrons dans les atomes, en particulier dans les systèmes à plusieurs électrons.

Contexte historique

Au début du XXe siècle, des scientifiques comme Niels Bohr et Arnold Sommerfeld ont développé des modèles atomiques qui tenaient compte des interactions électroniques dans les atomes à plusieurs électrons. Le concept d'écran électronique explique pourquoi les électrons externes subissent une attraction nucléaire moins importante que prévu, compte tenu de la charge nucléaire totale. La «constante d'écran» est apparue comme un moyen de quantifier cet effet.

Formule de calcul

La formule de calcul de la constante d'écran (σ) est :

\[ \sigma = \sum_{i} \text{(Effet d'écran de chaque électron)} = \text{Electrons d'écran} \]

Pour calculer la charge nucléaire effective \(Z_{\text{eff}}\), la formule est :

\[ Z_{\text{eff}} = Z - \sigma \]

Où :

• \(Z\) est la charge nucléaire (numéro atomique).
• \(\sigma\) est la constante d'écran, qui est la somme des effets de tous les électrons internes.

Exemple de calcul

Pour un atome de sodium (Na) avec un numéro atomique \(Z = 11\), supposons qu'il y ait 10 électrons internes qui protègent l'électron externe :

\[ \sigma = 10 \]

Ensuite, la charge nucléaire effective \(Z_{\text{eff}}\) pour l'électron le plus externe serait :

\[ Z_{\text{eff}} = 11 - 10 = 1 \]

Importance et scénarios d'utilisation

La constante d'écran est essentielle pour comprendre la structure atomique, l'énergie d'ionisation et l'affinité électronique. Elle permet aux scientifiques et aux chimistes de prédire comment les électrons d'un atome se comporteront dans les réactions chimiques et les liaisons. Elle explique également pourquoi les éléments du même groupe du tableau périodique ont des propriétés chimiques similaires malgré un nombre différent d'électrons.

FAQ courantes

1. Qu'est-ce que l'effet d'écran ?

   • L'effet d'écran est la réduction de la charge nucléaire effective sur un électron due aux forces répulsives des électrons internes.

2. Pourquoi la constante d'écran est-elle importante ?

   • Elle permet d'expliquer pourquoi les électrons externes subissent une attraction plus faible vers le noyau et influence les propriétés chimiques comme l'énergie d'ionisation et la taille atomique.

3. Peut-on calculer la constante d'écran pour n'importe quel élément ?

   • Oui, la constante d'écran peut être calculée pour n'importe quel élément, mais la complexité augmente avec le nombre d'électrons.

Cette calculatrice fournit un outil simple pour calculer la constante d'écran et comprendre comment les électrons internes impactent les électrons externes dans un atome.