Effektive Kernladung
Erfahren Sie, welche Ladung ein Elektron tatsächlich spürt, wenn innere Elektronen den Kern abschirmen: Ein 3s-Elektron des Natriums mit Z von 11 und S von 8,8 spürt 2,2 statt 11. Geben Sie beide Zahlen ein und sehen Sie die Subtraktion Schritt für Schritt. Kostenlos in Ihrem Browser.
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Rechenbeispiel
- Ordnungszahl
- 11
- Abschirmungskonstante
- 8,8
- Effektive Ladung
- 2,2
Die effektive Kernladung ist die Nettokraft, die ein Elektron spürt, nachdem innere Elektronen einen Teil der Kernladung aufheben. Die geschlossene Form der allgemeinen Chemie lautet Z_eff gleich Ordnungszahl Z minus Abschirmkonstante S, sodass ein Natrium-3s-Elektron mit Z gleich elf und S gleich acht Komma acht etwa zwei Komma zwei spürt und nicht die vollen elf. Dieser Rechner nimmt jene zwei endlichen Zahlen entgegen, zieht S von Z ab und liefert die effektive Ladung samt Formelzeichenkette, damit Hausaufgabenprüfungen, Prüfungsorakel und Laborhefte einen deterministischen Vertrag teilen.
Was effektive Kernladung bedeutet und wie Z minus S berechnet wird
Die effektive Kernladung ist die verminderte Anziehung, die ein Elektron in einem Mehrelektronenatom tatsächlich spürt. Der Kern hat die Ladung plus Z, doch innere Elektronen stehen zwischen diesem Kern und dem betrachteten Elektron und heben einen Teil der Anziehung auf; Chemiker fassen jene Aufhebung als eine einzige Abschirmkonstante S zusammen und schreiben Z_eff gleich Z minus S.
Slaters Regeln sind das übliche Unterrichtsrezept für S: Elektronen derselben Gruppe tragen null Komma drei fünf bei (oder null Komma drei null für ein s), Elektronen der Schale n minus eins tragen null Komma acht fünf bei, und Elektronen noch innerer Schalen tragen eins Komma null null bei, wobei d- und f-Elektronen als eigene Gruppe gelten. Ist S bekannt, bleibt die Arithmetik eine einzige Subtraktion, und genau das leistet diese Fähigkeit.
Diese Fähigkeit erfindet keine Slater-Gruppen aus einer Elektronenkonfiguration: Sie haben Z und S bereits aus der Aufgabenstellung oder einer früheren Slater-Zählung und brauchen die effektive Ladung, die jene zwei Zahlen implizieren. Typische Prüfungen umfassen Wasserstoff mit Z gleich eins und S gleich null, sodass Z_eff eins ist; Lithium zwei s mit Z gleich drei und S gleich eins Komma sieben, sodass Z_eff eins Komma drei ist; und Natrium drei s mit Z gleich elf und S gleich acht Komma acht, sodass Z_eff zwei Komma zwei ist.
Jene Werte erklären Periodentrends: ein größeres Z_eff zieht Valenzelektronen näher heran, hebt die Ionisierungsenergie und verkleinert den Atomradius. Der Rechner liefert die numerische effektive Ladung, die widergegebenen Eingaben und die Formelzeichenkette Z_eff gleich Z minus S, damit ein Arbeitsblatt die Substitution neben der Antwort drucken kann.
Anwendungsfälle
Slater-Z_eff-Prüfungen im Unterricht
Lernende geben Ordnungszahl Z und eine Lehrbuch-Abschirmkonstante S ein und vergleichen das handschriftliche Z_eff = Z − S mit einer deterministischen effektiven Ladung vor der Abgabe.
Automatische Bewertung von Prüfungen und LMS
Bewerten Sie Items zur effektiven Kernladung mit einem Orakel, das eine nicht-endliche Abschirmkonstante ablehnt und niemals NaN oder Infinity als falschen Erfolg zurückgibt.
Hefte zu Periodentrends
Skripte wandeln tabellierte Z- und Slater-S-Werte in Z_eff um, damit Diagramme zu Ionisierungsenergie und Radius einen gemeinsamen Subtraktionsvertrag teilen.
Häufige Fragen
Wie lautet die Formel für die effektive Kernladung?
Z_eff = Z − S, wobei Z die Ordnungszahl und S die Abschirmkonstante (screening) ist, üblicherweise nach Slaters Regeln.
Was geschieht, wenn die Abschirmkonstante keine endliche Zahl ist?
Fehlende, NaN-, Infinity- und nichtnumerische Abschirmwerte werden abgelehnt, damit die Engine niemals eine nicht-endliche effektive Ladung zurückgibt. Jene Fehlschläge werden nicht berechnet.
Berechnet dieses Werkzeug Slaters S aus einer Elektronenkonfiguration?
Nein. Sie liefern S selbst (aus Slaters Regeln oder der Aufgabe). Dieser Rechner zieht nur S von Z ab. Leiten Sie Gruppenbeiträge zuerst auf Papier oder in einem eigenen Schritt ab.
Ist effektive Kernladung dasselbe wie Formalladung?
Nein. Effektive Kernladung ist Z minus Abschirmung für ein Elektron in einem Atom. Formalladung ist eine Lewis-Buchhaltungsidentität FC = V − N − B/2. Nutzen Sie diese Seite nur für Z_eff.
Warum erklärt die effektive Kernladung Trends im Periodensystem?
Weil eine größere effektive Kernladung die Valenzelektronen näher an den Kern zieht. Dadurch steigt die Ionisierungsenergie, und der Atomradius schrumpft, was diese periodischen Trends erklärt.
Verwandte Tools
Für Entwickler — API-Zugang
Alles auf dieser Seite ist auch per API verfügbar. Dieser Abschnitt richtet sich an Teams, die es in ihre eigenen Systeme einbinden möchten; alle anderen nutzen einfach das Tool oben.
Endpunkt
Authentifizierung per Bearer-Token. Ein einziger POST stellt die Aufgabe in die Warteschlange; das Ergebnis erhalten Sie per Webhook oder über einen signierten Link.
Aufruf aus Ihrem 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)Beispiel-Anfrage
{
"atomic_number": 11,
"shielding_constant": 8.8
}Beispiel-Antwort
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "chem.effective_charge",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}Die API arbeitet asynchron: Sie erhalten sofort eine task_id. Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt.
Preis
Der Preis steht auf der Seite – keine Tokens, keine Credits. Fehlgeschlagene Aufgaben werden nicht berechnet.
Fehler
| HTTP | Code | Bedeutung |
|---|---|---|
401 | unauthorized | Der API-Schlüssel fehlt oder ist ungültig – prüfen Sie den Authorization-Header (Bearer). |
402 | insufficient_balance | Ihr Guthaben reicht für diese Aufgabe nicht aus – Aufladungen verfallen nicht. |
404 | unknown_type | Unbekannter Aufgabentyp – prüfen Sie das Feld „type“ gegen den Katalog. |
429 | rate_limited | Zu viele Anfragen – warten Sie kurz; Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt. |
Technische Hinweise
Ist die Abschirmkonstante keine endliche Zahl, schlägt die Aufgabe mit invalid_input fehl, statt ein NaN- oder Infinity-Ergebnis zu erfinden.
Was effektive Kernladung bedeutet und wie Z minus S berechnet wird
Weil der Pfad reine Arithmetik ist, gibt es keinen Netzabruf von Slater-Tabellen, keinen Zufallsseed und keine Wanduhr-Abhängigkeit: dasselbe Z und dasselbe S erzeugen stets dasselbe JSON.
Eingabevertrag, Antwortform und Fehlerverhalten
Koppeln Sie die Antwort mit Ihrem eigenen Slater-Zählblatt, falls Sie S noch aus einer Elektronenkonfiguration ableiten müssen; dieser Endpunkt subtrahiert nur und gibt keine Orbitalgruppentabellen aus. Fehlgeschlagene Validierung wird nicht berechnet. Senden Sie einen JSON-Körper mit zwei erforderlichen endlichen Zahlen: atomic_number, die Protonenzahl Z des Atoms, und shielding_constant, die Abschirmkonstante S aus Slaters Regeln oder der Aufgabenstellung. Aliase z und Z werden für die Ordnungszahl akzeptiert; Aliase s, S, shielding und screening_constant werden für die Abschirmkonstante akzeptiert, sodass Laborenglisch und Lehrbuchsymbole beide funktionieren. Jedes Feld darf als JSON-Zahl oder als numerische Zeichenkette eintreffen; fehlende Felder, leere Zeichenketten, NaN, Infinity und nichtnumerische Werte scheitern mit invalid_input und benennen das Feld. Das produkteigene Versprechen dieser Seite betrifft die Abschirmkonstante: ist S keine endliche Zahl, lehnt die Engine die Anfrage ab, statt ein hohles Infinity oder ein stilles NaN zurückzugeben, das ein Bewerter als Erfolg werten könnte. Bei Erfolg gibt der Körper gerundete atomic_number und shielding_constant zurück, setzt effective_charge auf Z minus S gerundet auf zwölf Dezimalstellen für stabile Goldens über Laufzeiten, setzt formula auf die Zeichenkette Z_eff gleich Z minus S, setzt method auf slater_effective_nuclear_charge und enthält ein kurzes Array steps mit ausgeschriebener Substitution. Beispiel: atomic_number elf und shielding_constant acht Komma acht ergibt effective_charge zwei Komma zwei, weil elf minus acht Komma acht zwei Komma zwei ist. Erfolgreiche API-Aufrufe nutzen den veröffentlichten Grundpreis $0.002 je Item.
Wo ein Rechner für die effektive Kernladung seinen Nutzen hat
Allgemeine und anorganische Chemie-Kurse vergeben endlose Tabellen, die eine angegebene Ordnungszahl und eine Slater-Abschirmkonstante in Z_eff umwandeln und dann fragen, warum die Ionisierungsenergie über eine Periode steigt; ein verlässliches Orakel, das Zahl und Substitution liefert, beschleunigt Bewertung und Demomontage. Laborhefte, die S bereits aus einer Slater-Zählung berichten, können jene Konstanten in effektive Ladung umwandeln, ohne die Subtraktion neu abzuleiten oder sie mit Lewis-Formalladung zu verwechseln, die eine andere Suche und eine andere Formel ist. Fehlgeschlagene Validierung wird nicht berechnet. Falls Sie später Lewis-Formalladung aus Valenz-, freien-Paar- und Bindungselektronenzählungen brauchen, behandeln Sie das als eigene Seite statt diese Z-minus-S-Seite zu überladen. Prüfungsvorbereitungs-Generatoren brauchen einen deterministischen Vertrag, der nicht-endliche Abschirmung als invalid_input markiert, statt still NaN zurückzugeben. Weil die Implementierung Parse der Stufe A ist, kostet jeder erfolgreiche Aufruf den veröffentlichten Grundpreis $0.002 ohne Modell-Token und ohne ausgehendes Netz. Halten Sie Anfragen klein, pinnen Sie das gerundete effective_charge in Tests, und Sie erhalten reproduzierbare Z_eff-Werte für Hausaufgaben, LMS-Erweiterungen und Edge-Worker, ohne einen eigenen quantenchemischen Stapel aufzubauen.
Technische Fragen
Was kostet der Rechner für die effektive Kernladung?
Das Browser-Werkzeug ist kostenlos und läuft lokal. API-Anfragen nutzen vorausbezahltes KIT-Guthaben zu $0.002 je erfolgreichem Aufruf; ungültige Eingabe wird nicht berechnet.