Charge nucléaire effective
Connaissez la charge que ressent vraiment un électron une fois le noyau écranté par les électrons internes : un électron 3s du sodium, avec Z de 11 et S de 8,8, ressent 2,2 et non 11. Saisissez les deux nombres et suivez la soustraction. Gratuit dans votre navigateur.
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Exemple résolu
- Numéro atomique
- 11
- Constante d'écran
- 8,8
- Charge effective
- 2,2
La charge nucléaire effective est l'attraction nette qu'un électron ressent après que les électrons internes ont annulé une partie de la charge du noyau. La forme fermée de la chimie générale est Z_eff égal au numéro atomique Z moins la constante d'écran S, de sorte qu'un électron 3s du sodium avec Z égal à onze et S égal à huit virgule huit ressent environ deux virgule deux plutôt que les onze complets. Ce calculateur accepte ces deux nombres finis, soustrait S de Z et renvoie la charge effective avec la chaîne de formule afin que les contrôles de devoirs, les oracles d'examen et les cahiers de laboratoire partagent un contrat déterministe.
Ce que signifie la charge nucléaire effective et comment on calcule Z moins S
La charge nucléaire effective est l'attraction réduite qu'un électron dans un atome à plusieurs électrons ressent réellement. Le noyau a une charge plus Z, mais les électrons internes s'interposent entre ce noyau et l'électron d'intérêt et annulent une partie de l'attraction ; les chimistes résument cette annulation par une seule constante d'écran S et écrivent Z_eff égal à Z moins S.
Les règles de Slater sont la recette habituelle en classe pour S : les électrons du même groupe contribuent zéro virgule trois cinq (ou zéro virgule trois zéro pour un s), ceux de la couche n moins un contribuent zéro virgule huit cinq, et ceux des couches encore plus internes contribuent un virgule zéro zéro, les électrons d et f formant un groupe à part. Une fois S connue, l'arithmétique se réduit à une seule soustraction, ce que cette capacité exécute précisément.
Elle n'invente pas de groupes de Slater à partir d'une configuration électronique : vous avez déjà Z et S depuis l'énoncé ou un décompte de Slater antérieur, et vous avez besoin de la charge effective qu'impliquent ces deux nombres.
Les vérifications typiques comprennent l'hydrogène avec Z égal à un et S égal à zéro, donc Z_eff vaut un ; le lithium deux s avec Z égal à trois et S égal à un virgule sept, donc Z_eff vaut un virgule trois ; et le sodium trois s avec Z égal à onze et S égal à huit virgule huit, donc Z_eff vaut deux virgule deux. Ces valeurs expliquent les tendances périodiques : un Z_eff plus grand rapproche les électrons de valence, élève l'énergie d'ionisation et réduit le rayon atomique.
Le calculateur renvoie la charge effective numérique, les entrées répétées et la chaîne de formule Z_eff égal à Z moins S afin qu'une feuille de travail imprime la substitution à côté de la réponse.
Cas d’usage
Contrôles de Z_eff de Slater en classe
Les élèves saisissent le numéro atomique Z et une constante d'écran S du manuel et comparent le Z_eff = Z − S écrit à la main à une charge effective déterministe avant de rendre.
Notation automatique d'examens et LMS
Notez les items de charge nucléaire effective avec un oracle qui refuse une constante d'écran non finie et ne renvoie jamais NaN ou Infinity comme un faux succès.
Cahiers de tendances périodiques
Les scripts convertissent des valeurs tabulées de Z et de S de Slater en Z_eff afin que les graphiques d'énergie d'ionisation et de rayon partagent un même contrat de soustraction.
Questions fréquentes
Quelle est la formule de la charge nucléaire effective ?
Z_eff = Z − S, où Z est le numéro atomique et S la constante d'écran (screening), en général d'après les règles de Slater.
Que se passe-t-il si la constante d'écran n'est pas un nombre fini ?
Les valeurs d'écran manquantes, NaN, Infinity et non numériques sont rejetées afin que le moteur ne renvoie jamais une charge effective non finie. Ces échecs ne sont pas facturés.
Cet outil calcule-t-il la S de Slater à partir d'une configuration électronique ?
Non. Vous fournissez S vous-même (d'après les règles de Slater ou l'énoncé). Ce calculateur ne fait que soustraire S de Z. Dérivez d'abord les contributions de groupe sur papier ou dans une étape séparée.
La charge nucléaire effective est-elle la même que la charge formelle ?
Non. La charge nucléaire effective est Z moins l'écran pour un électron dans un atome. La charge formelle est une identité comptable de Lewis FC = V − N − B/2. Utilisez cette page uniquement pour Z_eff.
Pourquoi la charge nucléaire effective explique-t-elle les tendances du tableau périodique ?
Parce qu'une charge effective plus grande attire les électrons de valence plus près du noyau. L'énergie d'ionisation augmente alors et le rayon atomique diminue, ce qui explique ces tendances périodiques.
Outils associés
Pour les développeurs — accès API
Tout sur cette page est disponible par programmation. Cette section s'adresse aux équipes qui veulent l'intégrer à leurs systèmes ; les autres peuvent simplement utiliser l'outil ci-dessus.
Endpoint
Authentification par jeton Bearer : un seul POST met la tâche en file d’attente, et le résultat vous parvient par webhook ou lien signé.
Appeler depuis votre stack
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/chem/effective-charge \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"atomic_number":11,"shielding_constant":8.8}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/chem/effective-charge", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"atomic_number": 11,
"shielding_constant": 8.8
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/chem/effective-charge",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"atomic_number": 11,
"shielding_constant": 8.8
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/chem/effective-charge", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"atomic_number":11,"shielding_constant":8.8}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"atomic_number":11,"shielding_constant":8.8}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/chem/effective-charge", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Exemple de requête
{
"atomic_number": 11,
"shielding_constant": 8.8
}Exemple de réponse
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "chem.effective_charge",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}L’API est asynchrone : chaque appel renvoie un task_id immédiatement, puis vous interrogez l’état à raison d’une requête par seconde.
Tarifs
Le prix est publié, sans tokens ni crédits. Une tâche qui échoue n’est pas facturée.
Erreurs
| HTTP | Code | Signification |
|---|---|---|
401 | unauthorized | Clé API absente ou invalide : vérifiez l’en-tête Authorization. |
402 | insufficient_balance | Solde insuffisant : rechargez votre compte pour lancer cette tâche. |
404 | unknown_type | Type de tâche inconnu : vérifiez le champ type de votre requête. |
429 | rate_limited | Trop de requêtes : ralentissez la cadence, puis réessayez. |
Notes techniques
Si la constante d'écran n'est pas un nombre fini, la tâche échoue avec invalid_input au lieu d'inventer un résultat NaN ou Infinity.
Ce que signifie la charge nucléaire effective et comment on calcule Z moins S
Comme le chemin est de l'arithmétique pure, il n'y a ni consultation réseau de tables de Slater, ni graine aléatoire, ni dépendance à l'horloge : le même Z et le même S produisent toujours le même JSON.
Contrat d'entrée, forme de la réponse et comportement d'erreur
La promesse propre à cette page concerne la constante d'écran : si S n'est pas un nombre fini, le moteur refuse la requête plutôt que de renvoyer un Infinity creux ou un NaN silencieux qu'un correcteur pourrait traiter comme un succès. Associez la réponse à votre propre feuille de décompte de Slater si vous devez encore dériver S d'une configuration électronique ; ce point de terminaison ne soustrait que et n'émet pas de tables de groupes d'orbitales. Une validation échouée n'est pas facturée. Envoyez un corps JSON avec deux nombres finis obligatoires : atomic_number, le nombre de protons Z de l'atome, et shielding_constant, la constante d'écran S issue des règles de Slater ou de l'énoncé. Les alias z et Z sont acceptés pour le numéro atomique ; les alias s, S, shielding et screening_constant sont acceptés pour la constante d'écran, de sorte que l'anglais de laboratoire et les symboles du manuel fonctionnent tous deux. Chaque champ peut arriver comme nombre JSON ou comme chaîne numérique ; les champs manquants, les chaînes vides, NaN, Infinity et les valeurs non numériques échouent avec invalid_input en nommant le champ. En cas de succès le corps répète atomic_number et shielding_constant arrondis, fixe effective_charge à Z moins S arrondi à douze décimales pour des goldens stables entre runtimes, fixe formula à la chaîne Z_eff égal à Z moins S, fixe method à slater_effective_nuclear_charge et inclut un court tableau steps avec la substitution écrite. Exemple : atomic_number onze et shielding_constant huit virgule huit donne effective_charge deux virgule deux, car onze moins huit virgule huit vaut deux virgule deux. Les appels API réussis utilisent le tarif de base publié $0.002 par item.
Où un calculateur de charge nucléaire effective trouve son utilité
Les cours de chimie générale et inorganique assignent d'interminables tableaux qui convertissent un numéro atomique déclaré et une constante d'écran de Slater en Z_eff, puis demandent pourquoi l'énergie d'ionisation augmente le long d'une période ; un oracle de confiance qui renvoie le nombre et la substitution accélère la notation et le montage des démonstrations. Les cahiers de laboratoire qui rapportent déjà S depuis un décompte de Slater peuvent convertir ces constantes en charge effective sans redériver la soustraction ni la confondre avec la charge formelle de Lewis, qui est une autre recherche et une autre formule. Une validation échouée ne consomme pas le solde. Si vous avez ensuite besoin de la charge formelle de Lewis à partir des comptages de valence, de doublets non liants et d'électrons de liaison, traitez cela comme une page distincte plutôt que de surcharger celle de Z moins S. Les générateurs de préparation aux examens ont besoin d'un contrat déterministe qui marque un écran non fini comme invalid_input au lieu de renvoyer silencieusement NaN. Comme l'implémentation est parse de niveau A, chaque appel réussi coûte le tarif de base publié $0.002 sans jetons de modèle et sans réseau sortant. Gardez les requêtes petites, figez effective_charge arrondi dans les tests, et vous obtenez des valeurs Z_eff reproductibles pour les devoirs, les greffons LMS et les workers de bord sans dresser votre propre pile de chimie quantique.
Questions techniques
Combien coûte le calculateur de charge nucléaire effective ?
L'outil navigateur est gratuit et s'exécute localement. Les requêtes API utilisent le solde KIT prépayé à $0.002 par appel réussi ; une entrée invalide n'est pas facturée.