1- بار موثر هسته اتم

در يك اتم چند الكتروني، بار منفي هر الكترون، مقداري از بار مثبت هسته آن اتم را خنثي كرده و از تاثير تمامي بار مثبت آن بر الكترونهاي ديگر، به ميزان معين مي كاهد. عمل جلوگيري كردن الكترونها از تاثير تمامي بار مثبت هسته بر الكترون مورد نظر در  يك اتم(با يون)، اصطلاحاً اثر پوششي آن الكترونها ناميده مي شود.

- كسري از واحد بار مثبت هسته كه به وسيله هر الكترون در آن اتم پوشيده مي شود به ثابت(يا ضريب) پوششي آن الكترون موسوم است. و با علامت (و يا گاهي با s ) نشان داده مي شود.مقداري از بار مثبت هسته كه پس از تاثير اثر پوششي الكترونهاي پوشش دهنده از بار حقيقي هسته اتم(Z_e) براي الكترون مورد نظر باقي مي ماند، بار موثر  هسته اتم براي آن الكترون ناميده مي شود و با علامت  نشان داده مي شود. بار موثر هسته بر حسب واحد نسبي بار الكترون(e=1) از رابطه(1-1) قابل محاسبه است:ثابت پوششي كل الكترونهاي پوشش دهنده(يعني تمام الكترونهاي اتم غير از الكترون مورد نظر) است.

الف) محاسبه بار موثر هسته اتم

چون بار موثر هسته در بسياري از بررسيهاي كمي به ويژه،‌ تعيين شعاع اتمي و يوني، انرژي الكترون، انرژي يونيزاسيون، الكترونگاتيوي عناصر، دخالت داشته و در روند تغييرات اين خواص نقش اساسي دارد. با وجود اين براي محاسبه آن روش  كاملاً دقيقي وجود ندارد. البته دو روش براي  محاسبه آن ارائه شده است كه  نتايج حاصل از آنها كم يا بيش تقريبي است و در زير به بررسي هر يك از آنها مي پردازيم:

* روش اسليتر:

اين روش كه توسط اسليتر درسال 1930 ارائه شد. روش قديمي، تجربي و تقريبي است. نتايج حاصل از اين روش، فقط در مورد اتم هليم دقيق است و براي عناصر دوره دوم نسبتاً دقيق ولي براي عناصر دوره سوم به بعد تقريبي است از اين رو فقط در بررسيهاي كيفي و مقايسه اي و توجيه روند تغييرات خواص عناصر، مي توان از اين روش استفاده كرد. در مورد تقريبي بودن نتايج اين روش، مي توان دو علت زيرا برشمرد:

1- اسليتر، نقش الكترونهايي را كه در تراز بالاتر از الكترون مورد نظر قرار دارند، از نظر اثر پوششي ناديده گرفته بود.

2- وي فقط عدد كوانتومي اصلي(n) به بياني ديگر فقط ترازهاي اصلي انرژي اتم را مورد توجه قرار داد. يعني، بين الكترون هاي ترازهاي فرعي مربوط به يك تراز اصلي انرژي تفاوتي قايل نشد. مثلاً، براي تمامي الكترونهاي ترازهاي فرعي 3d , 3p , 3s  ، ثابت پوششي برابري در نظر گرفته بود.

اسليتر، براي محاسبه بار موثر هسته، قواعدي به شرح زير وضع كرده بود:

(I) اگر الكترون مورد نظر در ترازهاي s يا p قرار داشته باشد،‌براي هر الكترون پوشش دهنده كه:

1) نسبت به الكترون مورد نظر،‌ در تراز بالاتر قرار دارد ثابت پوششي برابر صفر است.

2) درمان تراز اصلي الكترون مورد نظر قرار دارد. ثابت پوششي برابر 35/0 است(مگر در مورد تراز 1S كه برابر 30/0 در نظر گرفته مي شود).

3) در تراز اصلي ما قبل تراز اصلي الكترون مورد نظر قرار دارد. ثابت پوششي برابر 85/0 است.

4) در ترازهاي اصلي پايين تر از تراز ماقبل تراز الكترون مورد نظر قرار داشته باشد. ثابت پوششي برابر واحد است.(II ) اگر الكترون مورد نظر در ترازهاي d  يا f قرار داشته باشد.

با رعايت قاعده 1 از بند :I

1) براي هر الكترون پوشش دهنده كه درهمان  تراز فرعيd (يا f) قرار دارد. ثابت پوششي 35/0 در نظر گرفته مي شود.

2) براي هر يك از الكترونهاي باقي مانده ديگر، مقدار ثابت پوششي برابر واحد منظور مي شود. براي روشن شدن موضوع و درك بهتر تفاوت دو حالت به حل تمريني مي پردازيم:

تمرين(1-1) بار موثر هسته را براي الكترونهاي تراز 4s و 3d در اتم منگتر حساب كنيد.حل: ابتدا آرايش الكتروني اتم منگنز را مي نويسيم: