유효핵전하

요약 한 개의 전자를 가진 수소 원자를 제외한 다(多)전자 원자의 전자는, 원자핵에 의해 끌리는 인력과 원자 내부 전자의 반발력의 작용을 동시에 받게 된다. 따라서 이 전자가 받는 핵전하는 실제 원자핵의 핵전하보다 작게 되는데, 이를 유효핵전하라 한다.

전자를 한 개만 가지고 있는 수소 원자의 경우에는 원자핵과 전자 사이의 인력만 존재하므로 핵과 전자 사이의 평균 거리만 알면 전자의 에너지 상태를 정할 수 있다. 전자를 두 개 이상 가진 다른 원소들도 이론상으로는 마찬가지 방법으로 에너지 상태를 정할 수 있다. 그러나 실제로는 핵과 전자 사이의 인력뿐만 아니라 전자 상호간에 척력이 작용하므로 이러한 반발력도 고려해야 한다. 이처럼 다전자 원자에서 전자와 핵 사이의 인력이 전자 사이의 반발력에 의해 감소하게 되는 현상을 가리움 효과(screen effect)라고 한다. 가리움 효과 때문에 실제 전자에 작용하는 핵전하는 이론상의 핵전하에 비해 작은 값을 가지게 된다. 이 실제 핵전하를 유효 핵전하라 하며, 핵전하에서 전자의 반발력을 나타내는 가리움 상수를 뺀 값으로 얻을 수 있다.

  유효 핵전하 = 핵전하 - 가리움 상수

가리움 상수값은 원자 내부에 존재하는 모든 전자에 의한 가리움 효과를 합한 값으로, 안쪽 껍질에 있는 전자의 가리움 효과가 바깥 전자 껍질에 있는 전자의 가리움 효과보다 크다.