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)
观测某一轨域(例如:3d)电子屏蔽常数S的确定方式如下:
首先将不同轨域依照此规则排列成不同的群:
- 拥有同一的主量子数的s和p轨域排进同一个群组,d、f、g…自成一群
- 依照主量子数排列
![{\displaystyle (1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)...\,}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/75a216012ee0c8b070325e3e9ae0e0a6393393af)
对于观测的轨域里,其他全部的电子对S的贡献为0.35(观测1s的话则取0.30)。此时出现两种情况:
如果观测的对象为s或p轨域的电子:
- 在(n-1)层中的电子,每颗贡献0.85于S
- 在(n-2)或更低层中的电子,每颗贡献1.00于S
如果观测的对象为d或f轨域的电子:在观测的对象以左的电子每颗均贡献1.00于S
根据以上规则即可确定观测轨域对原子核的有效电荷为何。随著主量子数增加,屏蔽的效果亦逐渐增强,及有效电荷数逐渐减少,
屏蔽常数
屏蔽常数(screening constant)为斯莱特定则中电子对某一特定电子屏蔽核引力的量化数值,此效应称为shielding,为一电子所受的有效核电荷,常以S表示。
例子
以原子序为26的铁原子作为范例;其电子的排序应为1s22s22p63s23p63d64s2. 根据这些数据可以推导出不同轨域的电子之屏蔽常数与有效电荷:
![{\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,因为铁的原子序为26,故有效电荷的计算要用26减去(屏蔽常数)得到。
积极性
参考