屏蔽常数是原子中其它电子对某一特定电子屏蔽核引力程度的量度。

引出

根据量子力学中心力场模型,多电子原子中某单电子i的近似原子轨道

对应能级

可表示为:

同时引入屏蔽效应和屏蔽常数、有效核电荷、有效主量子数等概念。Slater于1930年,提出一套判定

大小的规则,曾得到广泛应用。之后,许多人从不同角度讨论它,通过不同途径修正它。后来确定了的 值大小的规则,即不下十余种。概括起来可分为两类:

第一类以Slater、徐光宪为代表,他们先后对光谱实验结果进行分析总结,得到Slater规则和徐光宪规则。

第二类的代表是shibuya,他修正Slater轨函数为目的,认为有效量子数

的引入方便,仍采用主量子数

,通过量子力学的理论分析,给出一套屏蔽常数

的取值规则。

这两类规则,对

的赋值有很大的不同。[1]

近似赋值

斯莱特(Slater)经验规则是最经典的近似地计算屏蔽常数的规则,其要点如下:

1.将原子中电子按下列顺序分成若干轨道组:

……并注明每组电子数目,所有这些电子对原子中某一特定电子的屏蔽效应的总和,可用屏蔽常数的加和求算之。

2.分布在特定电子外面的电子不发生屏蔽效应,即屏蔽常数

3.在特定电子组的电子,除特定电子外,其它每个电子的屏蔽常数为0.35(1s 组电子的屏蔽常数为0.30。

4.

层对

层电子的屏蔽常数为0.85,对

层电子的屏蔽常数为1.00

5.比

电子层更靠近原子核的各电子层中,每个电子的屏蔽常数为1.00。

6.如果特定电子是在d或f亚层中,则分布在较低电子组中每个电子的屏蔽常数为1.00。

斯莱特规则的核心是通过有效核电荷

和有效主量子数

两个经验参数来计算多电子原子中某一指定原子轨道的能量。若知道了屏蔽常数,就可以计算有效核电荷以及多电子原子中各原子轨道的能量。[2]

应用

计算原子的各级电离能

为了计算院子的各级电离能,通常采用Slater公式

式中:

为相应于失去k电子的第K级电离能,Z为核电荷,

为i电子的有效主量子数,

为K价和

价正离子中各电子对i电子屏蔽常数之总和。[3]

解释

过渡元素

的基电子组态和电离态

用屏蔽常数规律可以解释过渡元素的基电子组态和电离态,例如铬元素的基电组态是

[4]