在量子化学中,斯莱特定则(Slater's rules)用于计算有效核电荷的数值。在多电子原子中,由于其它电子的屏蔽作用,每个电子都受到少于实际核电荷的正电荷吸引力。对于原子中的某一个电子,斯莱特定则可以确定它的屏蔽常数(常用S表示),并计算实际所受的有效核电荷:
这个半经验定则由约翰·C·斯莱特于1930年设计并发表。
原理内容
:Z_{\mathrm{eff}}= Z - S.\,
觀測某一軌域(例如:3d)電子屏蔽常数S的確定方式如下:
首先將不同軌域依照此規則排列成不同的群:
#擁有同一的主量子數的s和p軌域排進同一個群組,d、f、g…自成一群
#依照主量子數排列
:(1s) (2s,2p) (3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d) (4f)...\,
對於觀測的軌域裡,其他全部的電子對S的貢獻為0.35(觀測1s的話則取0.30)。此時出現兩種情況:
如果觀測的對象為s或p軌域的電子:
#在(n-1)層中的電子,每顆貢獻0.85於S
#在(n-2)或更低層中的電子,每顆貢獻1.00於S
如果觀測的對象為d或f軌域的電子:在觀測的對象以左的電子每顆均貢獻1.00於S
根據以上規則即可確定觀測軌域對原子核的有效電荷為何。隨著主量子數增加,屏蔽的效果亦逐漸增強,及有效電荷數逐漸減少,
屏蔽常数
屏蔽常數(screening constant)為斯萊特定則中電子對某一特定電子屏蔽核引力的量化數值,此效應稱為shielding,為一電子所受的有效核電荷,常以S表示。
例子
以原子序為26的鐵原子作為範例;其電子的排序應為1s22s22p63s23p63d64s2. 根據這些數據可以推導出不同軌域的電子之屏蔽常數與有效電荷:
:
\begin{matrix}
4s &: s = 0.35 \times 1& + &0.85 \times 14 &+& 1.00 \times 10 &=& 22.25 &\Rightarrow& Z_{\mathrm{eff}}(4s) = 26.00 - 22.25 = 3.75\\
3d &: s = 0.35 \times 5& & &+& 1.00 \times 18 &=& 19.75 &\Rightarrow& Z_{\mathrm{eff}}(3d)= 26.00 - 19.75 =6.25\\
3s,3p &: s = 0.35 \times 7& + &0.85 \times 8 &+& 1.00 \times 2 &=& 11.25 &\Rightarrow& Z_{\mathrm{eff}}(3s,3p)= 26.00 - 11.25 =14.75\\
2s,2p &: s = 0.35 \times 7& + &0.85 \times 2 & & &=& 4.15 &\Rightarrow& Z_{\mathrm{eff}}(2s,2p)= 26.00 - 4.15 =21.85\\
1s &: s = 0.30 \times 1& & & & &=& 0.30 &\Rightarrow& Z_{\mathrm{eff}}(1s)= 26.00 - 0.30 =25.70
\end{matrix}
注意到,因為鐵的原子序為26,故有效電荷的計算要用26減去(屏蔽常數)得到。
积极性
参考
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