Die effektive Kernladung ist die Anziehungskraft der Protonen im Atomkern auf ein Elektron nach Herausrechnung der Abstoßungskraft der Atomelektronen. Der Zahlenwert dieser Ladung wird durch die einfache mathematische Formel Z(effektiv)=ZS ermittelt, wobei Z die positive Ladung und S die Anzahl der Elektronen in voll besetzten Orbitalen ist. In neutralen Atomen ist die effektive Kernladung gleich der Anzahl der Elektronen im äußersten Orbital, die als Valenzelektronen bezeichnet werden.
In Atomen haben alle Protonen eine positive Ladung von eins. Ein Atom unterscheidet sich von anderen Atomen durch die Anzahl der Protonen, die es hat, obwohl die Anzahl der Neutronen zwischen verschiedenen Atomen desselben Typs variieren kann und einige Atome desselben Typs Ionen mit mehr oder weniger Elektronen in der Umlaufbahn haben können. Die positive Gesamtladung eines Atoms ist die Anzahl seiner Protonen, die auch die Ordnungszahl des Atoms ist, wie sie im Periodensystem der Elemente angegeben ist. Der erste Schritt bei der Bestimmung der effektiven Kernladung eines Atoms besteht darin, seine positive Gesamtladung zu bestimmen, was durch Nachschlagen der Ordnungszahl des Atoms erreicht werden kann.
Elektronen werden in Richtung des Atomkerns gezogen und befinden sich in Orbitalen, die sich vorhersagbar füllen. Das erste Orbital kann nur zwei Elektronen enthalten. Nachfolgende Orbitale enthalten jeweils acht Elektronen, wenn sie voll sind. Unter normalen Umständen und um die effektive Kernladung eines Atoms zu ermitteln, besetzen Elektronen das dem Kern am nächsten gelegene Orbital, das sie können.
Voll besetzte Orbitale wirken der gleichen Menge positiver Ladung entgegen, wie sie negative Ladung enthalten. Zum Beispiel verliert ein Atom mit 12 Protonen und 12 Elektronen, das ein neutrales Atom ist, 2 positive Ladungen vom vollständig besetzten ersten Orbital und 8 positive Ladungen vom zweiten. Die anderen beiden Elektronen im dritten Orbital haben keinen Einfluss auf die effektive Kernladung des Atoms, die in diesem Fall 12 minus 10 oder 2 betragen würde.
In den meisten Fällen reicht die vereinfachte Gleichung aus, um die effektive Kernladung eines Atoms zu ermitteln. Komplexere Versionen der Gleichung berücksichtigen die geringe negative Ladung der Valenzelektronen, die für die meisten Zwecke als vernachlässigbar angesehen wird. Ionen haben auch eine effektive Kernladung, die leicht von der Standardgleichung abweicht, da das Hinzufügen eines zusätzlichen Elektrons zum äußeren Orbital es etwas weniger positiv macht und der Verlust eines Elektrons die positive Anziehung des Atoms erhöht.