屏蔽常數

屏蔽常數

屏蔽常數是原子中其它電子對某一特定電子屏蔽核引力程度的量度。

引出


根據量子力學中心力場模型,多電子原子中某單電子i的近似原子軌道對應能級 可表示為:
同時引入屏蔽效應和屏蔽常數、有效核電荷、有效主量子數等概念。Slater於1930年,提出一套判定、、大小的規則,曾得到廣泛應用。之後,許多人從不同角度討論它,通過不同途徑修正它。後來確定了的 值大小的規則,即不下十餘種。概括起來可分為兩類:
第一類以Slater、徐光憲為代表,他們先後對光譜實驗結果進行分析總結,得到Slater規則和徐光憲規則。
第二類的代表是shibuya,他修正Slater軌函數為目的,認為有效量子數 的引入方便,仍採用主量子數,通過量子力學的理論分析,給出一套屏蔽常數 的取值規則。
這兩類規則,對的賦值有很大的不同。

近似賦值


斯萊特(Slater)經驗規則是最經典的近似地計算屏蔽常數的規則,其要點如下:
1.將原子中電子按下列順序分成若干軌道組:、;、;、、;……並註明每組電子數目,所有這些電子對原子中某一特定電子的屏蔽效應的總和,可用屏蔽常數的加和求算之。
2.分佈在特定電子外面的電子不發生屏蔽效應,即屏蔽常數。
3.在特定電子組的電子,除特定電子外,其它每個電子的屏蔽常數為0.35(1s 組電子的屏蔽常數為0.30。
4.層對層電子的屏蔽常數為0.85,對層電子的屏蔽常數為1.00
5.比電子層更靠近原子核的各電子層中,每個電子的屏蔽常數為1.00。
6.如果特定電子是在d或f亞層中,則分佈在較低電子組中每個電子的屏蔽常數為1.00。
斯萊特規則的核心是通過有效核電荷 和有效主量子數兩個經驗參數來計算多電子原子中某一指定原子軌道的能量。若知道了屏蔽常數,就可以計算有效核電荷以及多電子原子中各原子軌道的能量。

應用


計算原子的各級電離能
為了計算院子的各級電離能,通常採用Slater公式:
式中:為相應於失去k電子的第K級電離能,Z為核電荷,為i電子的有效主量子數,和 為K價和價正離子中各電子對i電子屏蔽常數之總和。
解釋過渡元素的基電子組態和電離態
用屏蔽常數規律可以解釋過渡元素的基電子組態和電離態,例如鉻元素的基電組態是。