屏蔽效应

[拼音]：pingbi xiaoying

[外文]：shielding effect

多电子原子中核电荷（见原子核）对某一电子的吸引作用，部分地被其他电子对该电子的排斥作用相抵消的效应。氢原子的核电荷和核外电子数都是1，不存在其他电子的作用，这个电子的能量为：

E_n＝-2.17×10^-21/n²　　(kJ)

式中n为主量子数。

在多电子原子中，对于某电子而言，由于其他电子对它的斥力，核对它的引力减弱了。如锂原子的核电荷为3，核外第1层有2个电子，第2层有1个电子，后一个电子因受前2个电子的斥力，所受“净引力”减弱了。

屏蔽效应可表示为：

Z^*＝Z-σ

式中Z^*为有效核电荷数；Z为核电荷；σ为屏蔽常数，它表示因电子间斥力被屏蔽掉的部分核电荷，因此原子内某电子的能量为：

E_n＝-2.17×10^-21(Z-σ)²/n²　　(kJ)

20世纪30年代，美国科学家J.C.斯莱特根据实验结果提出计算屏蔽常数的规则：

（1）把原子中的电子写成以下几组:（1s）、(2s2p)、(3s3p)、(3d)、(4s4p)、(4d)、(4f)、…等。

（2）处于右边的电子对左边各组电子不起屏蔽作用，即σ＝0。

（3）(nsnp)相互间的屏蔽常数σ＝0.35，对于1s，σ＝0.30。

（4）(n-1)层电子对ns、np层电子屏蔽的σ＝0.85。

（5）(n-2)层及更里层电子对 n层电子的屏蔽是完全的，即σ＝1.00。

（6）处于左边各组电子对nd、nf的屏蔽常数σ＝1.00。

根据这些规则就能求得有效核电荷。如氮的核外有7个电子(1s)²(2s2p)⁵，则得：

σ＝(2×0.85)+(4×0.35)＝3.10

Z^*＝7－3.10＝3.9

即氮原子中对(2s2p)上某电子的有效核电荷为 3.9。又如钒的核外电子为:(1s)²(2s2p)⁸(3s3p)⁸(3d)³(4s)²。对4s的屏蔽：

σ＝(10×1.00)+(11×0.85)+0.35＝19.7

Z^*＝23-19.7＝3.3

即

s、p对核电荷屏蔽强于d、f，与s、p电子云径向分布离核较近有关；从另一方面看，nsnp电子受(n-1)层电子屏蔽不完全。

按斯莱特规则计算得到的Z^*，虽不够精确，却有助于对原子体积和电负性等的理解。