斯莱特定则
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斯莱特规则
在量子化学中,斯莱特定则为多电子原子中的有效核电荷提供数值。 据说由于其他电子的屏蔽或屏蔽,每个电子经历的电荷少于实际的核电荷。 对于原子中的每个电子,斯莱特规则为屏蔽常数提供一个值,用 s、S 或 σ 表示,它将有效核电荷和实际核电荷联系为
Z e f f = Z − s 。 {displaystyle Z_{mathrm {eff} }=Z-s.,}
这些规则由 John C. Slater 半经验地设计并于 1930 年出版。
Enrico Clementi 等人获得了基于 Hartree–Fock 方法计算原子结构的筛选常数的修正值。 在 1960 年代。
规则
首先,电子按照主量子数 n 增加的顺序排列成一系列组,对于相等的 n,按照方位角量子数 l 增加的顺序排列,除了 s- 和 p- 轨道保持在一起。
[1s] [2s,2p] [3s,3p] [3d] [4s,4p] [4d] [4f] [5s, 5p] [5d] 等
每组都有不同的屏蔽常数,这取决于它前面的那些组中电子的数量和类型。
每个组的屏蔽常数由以下贡献的总和构成:
- 除 [1s] 组外,同一组中每个其他电子的数量为 0.35,其中另一个电子仅贡献 0.30。
- 如果基团是 [ns, np] 类型,每个主量子数为 (n–1) 的电子的数量为 0.85,主量子数为 (n–2) 的每个电子的数量为 1.00 或更少。
- 如果基团属于 [d] 或 [f],类型,则每个比该基团更靠近原子核的电子的数量为 1.00。 这包括 i) 主量子数小于 n 的电子和 ii) 主量子数为 n 且方位角量子数为 l 的电子。
以表格形式,规则总结如下:
例子
Slater 的原始论文中提供的一个例子是核电荷数为 26 且电子配置为 1s22s22p63s23p63d64s2 的铁原子。
动机
这些规则由 John C. Slater 制定,旨在为原子中任何电子的原子轨道构建简单的解析表达式。 具体来说,对于原子中的每个电子,Slater 希望确定屏蔽常数 (s) 和有效量子数 (n*),
提供了对单电子波函数的合理近似。 Slater 定义 n* 的规则是对于 n = 1, 2, 3, 4, 5, 6 分别; n* = 1、2、3、3.7、4.0 和 4.2。 这是为了使计算出的原子能与实验数据相匹配而进行的任意调整。
![斯莱特定则](http://map.s-jl.com/wp-content/uploads/sites/14/2024/09/20240928004847-66f7526f8af58.png)
这种形式的灵感来自具有径向分量的类氢原子的已知波函数谱
R n l ( r ) = r l f n l ( r ) exp ( − Z r n ) , {displaystyle R_{nl}(r)=r{l}f_{nl}(r)exp left(-{ frac {Zr}{n}}右),}
其中 n 是(真实的)主量子数,l 是方位角量子数,fnl(r) 是具有 n – l – 1 个节点的振荡多项式。 斯莱特根据克拉伦斯齐纳先前的计算提出论点,即不需要径向节点的存在来获得合理的近似值。 他还指出,在渐近极限(远离原子核)中,他的近似形式与精确的类氢波函数重合。