Nuklearladung

Die Nuklearladung, im Fachjargon auch Kernladung genannt, ist die positive elektrische Gesamtladung des Atomkerns. Sie entspricht der Anzahl der Protonen Z und lässt sich als Ze ausdrücken, wobei e die Elementarladung ist. In einem neutralen Atom entspricht die Anzahl der Protonen der Anzahl der Elektronen; die Kernladung wirkt als anziehende Kraft auf die Elektronen.

In Mehr-Elektronen-Atomen erfahren die Elektronen jedoch Abschirmung durch andere Elektronen, wodurch die effektive Kernladung Z_eff entsteht, die typischerweise kleiner ist als Z. Z_eff bestimmt die Stärke der Kernanziehung am jeweiligen Orbital. Es gibt Schätzregeln (z. B. Slater-Regeln), um Z_eff abzuschätzen. Messbare Größen wie Ionisierungsenergie, Elektronenaffinität und Orbitalenergien hängen stark von Z_eff ab.

Beziehung zu Perioden- und Gruppentrends: Über eine Periode steigt Z_eff, wodurch Atomradien tendenziell sinken und Ionisierungsenergien steigen; innerhalb einer Gruppe bleibt Z_eff relativ konstant, während die Abschirmung zunimmt und die Radien wachsen. In der Quantenchemie wird die Kernanziehung im Hamiltonoperator durch -Ze^2/r beschrieben; Moseleys Gesetz verbindet die Kernladungszahl Z mit der Struktur der emittierten Röntgenstrahlung. Die Nuklearladung ist ein fundamentales Konzept zur Beschreibung chemischer Eigenschaften von Elementen.