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有效核電荷

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有效核電荷是指在多電子原子中,某一個電子所受的淨正電荷。這個概念是基於屏蔽效應理論而存在:由於共同帶有負電荷的內外層電子之間存在排斥力,內層電子「阻擋」了一部分外層電子與原子核之間的正負電荷吸引力。應用這個概念,可以直接根據原子的氧化值判斷核電荷的強度。

在單電子原子中,電子受到原子核中全部正電荷的吸引(即屏蔽作用不存在)。這種情況下,有效核電荷可以直接應用庫侖定律計算。然而,在多電子原子中,處於外層的電子既受到正電荷的吸引,同時也被處於內層帶負電荷的電子排斥。此時,其中一個電子所受的有效核電荷可以用以下公式求得:

其中

Z是原子核中的質子數量,
S是所研究的電子與原子核之間的電子(即,非價電子)的平均數量(考慮到電子的隨機運動,價電子有一定可能進入、非價電子也有可能短暫離開這片區域)

S 可以通過許多方法求得,其中最簡單的一種被稱作「斯萊特定則」(以化學家約翰·C·斯萊特命名)。

另外,道格拉斯·哈特里哈特里-福克軌道的有效核電荷定義為:

其中 <r>H 是氫原子的平均半徑,而 <r>Z 是帶有Z個核電荷的原子中、所研究的軌道的平均半徑。

備註: Zeff 也常被記作 Z*.

參見

參考

  • Brown, Theodore; LeMay, H.E.; & Bursten, Bruce (2002). Chemistry: The Central Science (8th revised edition). Upper Saddle River, NJ 07458: Prentice-Hall. ISBN 0-61155-61141-5.