La structure d'un nuage électronique vient de l'équilibre entre l'attraction du noyau avec les électrons et la répulsion qui s'opère parallèlement entre ces derniers. La configuration la plus stable est celle qui minimise l'énergie des électrons.

E=-13\text{,}6\left(\dfrac{Z^{*}}{n^{*}}\right)^{2} L'énergie ainsi calculée sera exprimée en électron-volt (eV). Z^{*} est la charge effective et n^{*} est un numéro de couche équivalent.

Un électron ressent l'attraction des charges positives du noyau. Or, il est aussi repoussé par les charges négatives des autres électrons. On dit que les autres électrons entre lui et le noyau font écran. On nomme charge effective Z^{*}, la charge totale ressentie par un électron.

Pour la calculer, on peut appliquer la relation de Slater :
Z^{*}=Z-C avec C la constante d'écran déterminée par la somme de toutes les constantes d'écran associées aux autres électrons.