Calculatrice de la règle de Slater

Contexte historique

Les règles de Slater, introduites par John C. Slater en 1930, fournissent une méthode systématique pour calculer la constante d'écran (σ) subie par les électrons dans un atome à plusieurs électrons. Connaissant cette constante d'écran, la **charge nucléaire effective (Z*)** peut être calculée, ce qui donne des informations sur l'attraction subie par un électron de la part du noyau.

Dans les atomes à plusieurs électrons, les électrons des couches externes subissent une charge nucléaire réduite en raison de la répulsion des électrons internes. Cet effet de répulsion est appelé écran. Les règles de Slater aident à calculer dans quelle mesure cet écran diminue la charge nucléaire.

Formule de calcul

La formule de calcul de la charge nucléaire effective en utilisant les règles de Slater est :

\[ Z^* = Z - \sigma \]

Où :

• \( Z^* \) est la charge nucléaire effective.
• \( Z \) est le numéro atomique (nombre total de protons dans le noyau).
• \( \sigma \) est la constante d'écran, calculée à l'aide des règles empiriques de Slater en fonction de la disposition des électrons dans les différentes couches.

Exemple de calcul

Pour un atome d'oxygène (Z = 8) avec un électron externe dans l'orbitale 2p, la constante d'écran (σ) peut être estimée à 3,45 selon les règles de Slater. La charge nucléaire effective serait calculée comme suit :

\[ Z^* = 8 - 3,45 = 4,55 \]

Ainsi, la charge nucléaire effective subie par un électron 2p dans l'oxygène est d'environ 4,55.

Importance et scénarios d'utilisation

• Compréhension des propriétés atomiques : La charge nucléaire effective donne des informations sur la force de l'attraction entre le noyau et les électrons, aidant à comprendre l'énergie d'ionisation, l'affinité électronique et la taille atomique.
• Prédiction du comportement chimique : Elle est cruciale pour prédire comment les atomes vont se lier et interagir avec d'autres éléments, influençant leur réactivité et leur place dans le tableau périodique.
• Explication des tendances des propriétés périodiques : La charge nucléaire effective permet d'expliquer les tendances périodiques telles que les rayons atomiques, l'électronégativité et d'autres propriétés qui varient selon les périodes et les groupes.

FAQ courantes

1. Qu'est-ce que la constante d'écran (σ) ?

   • La constante d'écran quantifie la réduction de la charge nucléaire ressentie par les électrons externes due aux électrons internes. Elle est calculée à l'aide des règles de Slater, qui attribuent des valeurs différentes en fonction des configurations électroniques.

2. Pourquoi la charge nucléaire effective est-elle importante ?

   • La charge nucléaire effective explique la force avec laquelle le noyau d'un atome attire ses électrons. Elle joue un rôle essentiel dans la détermination des propriétés chimiques et physiques d'un élément.

3. La charge nucléaire effective peut-elle être négative ?

   • Non, la charge nucléaire effective ne peut pas être négative car l'écran est toujours inférieur ou égal à la charge nucléaire totale.