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
![{\displaystyle Z_{\mathrm {eff} }=Z-S.\,}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9ebd017f5fbf7fc68ae42a029b3f7f7cfcf63e70)
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
![{\displaystyle (1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)...\,}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/75a216012ee0c8b070325e3e9ae0e0a6393393af)
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:
![{\displaystyle {\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}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3c9bd12ed38e82d9e25c27e8304f64d8d3521a14)
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