含义Meaning
多电子原子中,内层和同层电子屏蔽核电荷。斯莱特(1930)给出估算屏蔽常数 S 的简单规则,解释原子半径、电离能、电负性的周期性变化。
In many-electron atoms inner and same-shell electrons screen the nucleus. Slater (1930) gave simple rules for the screening constant S, explaining periodic trends in radius, ionisation energy and electronegativity.
符号说明Symbols
| 符号Symbol | 含义 Meaning | 单位 Unit |
|---|---|---|
| \(S\) | 屏蔽常数screening constant | 1 |
| \(Z_\text{eff}\) | 有效核电荷effective nuclear charge | 1 |
| \(n^*\) | 有效主量子数(n = 1,2,3 时为 1,2,3;4 为 3.7)effective principal number (3.7 for n = 4) | 1 |
推导Derivation
分组:(1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)…,右侧组的电子不屏蔽。
Group orbitals; electrons to the right do not screen.
对 ns/np 电子:同组每个电子贡献 0.35(1s 组为 0.30);n − 1 层每个 0.85;更内层每个 1.00。
For ns/np: 0.35 per same-group electron (0.30 in 1s), 0.85 per n − 1 electron, 1.00 deeper.
对 nd/nf 电子:同组 0.35,左侧所有电子 1.00。
For nd/nf: 0.35 same group, 1.00 for everything to the left.
同周期从左到右 Z 增加 1 而 S 只增加 0.35,所以 Z_eff 增大、半径减小。
Across a period Z rises by 1 while S rises by 0.35, so Z_eff grows and radii shrink.
适用条件与局限Assumptions & limitations
经验规则,只是近似;克莱门蒂–雷蒙迪(1963)由自洽场波函数给出更准确的 Z_eff。
Empirical; Clementi–Raimondi SCF values are better.
无法区分 s 与 p 的穿透差别(同组同值)。
Treats s and p alike.
例题Worked example
N 的 2p 电子:S = 4×0.35 + 2×0.85 = 3.10,Z_eff = 3.90。Zn 的 4s:S = 0.35 + 18×0.85 + 10×1.00 = 25.65,Z_eff = 4.35。
N 2p: Z_eff = 3.90. Zn 4s: Z_eff = 4.35.