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1、屏蔽效应和钻穿效应化学化工学院应用化学2010级01班20006130519王济敏摘要：对屏蔽效应和钻穿效应进行了研究，从宏观上解释了屏蔽效应、钻穿效应、屏蔽现象和钻穿现象，也从量子力学角度计算出了屏蔽效应和钻穿效应的有关确定的值。阐述了屏蔽效应和钻穿效应的重难点，推荐了屏蔽效应和钻穿效应的更精确的计算方法，以便人们更容易理解和掌握。关键词：屏蔽效应、钻穿效应、屏蔽常数、量子力学、原子、电子、能级交错。ScreeningEffectandPenetratingEffectclass2010grade01ChemicalengineeringappliedchemistryDir
2、ector:WangjiminAbstract:Doaresearthforscreeningeffectandpenetratingeffect,screeningphenomenonandpenetratingphenomenoninmacroscopicangle,andfigureoutdefinitenumericalvalueaboutscreeningeffectandpenetratingeffectinquantummechanics.Setoutthemajorpointanddifficultyofscreeningeffectandpenetrating
3、effect,andrecommentdcalulationmenhodtoworkoutscreeningeffectandpenetratingeffectmoreaccurately,Sothatpeoplecanunderstandandacquireiteasily.Keywords:screeningeffect.penetratingeffect.screeningconstant.quantummechanics.atom.electron.energycounterchange.电子之间的相互作用可以从屏蔽效应和钻穿效应两方面去认识，这两种效应有着密切的联系，
4、它们都是根据单电子波函数和中心力场的近似模型提出来的[6]，是在多电子原子中由于各个电子的量子数ｎ，1不同，电子云分布不同，电子和电子之间，电子和核之间的相互作用不同，引起原子轨道能和电子结合能发生变化的能量效应。屏蔽效应是指核外某个电子i感受到核电荷的减小，使能级升高的效应；钻穿效应则是指电子i避开其余电子的屏蔽，其电子云钻到近核区而感受到的较大的其余电子的屏蔽，其电子云钻到近核区而感受到的较大的核电荷作用，使能级降低的效应。这两中效应从不同的角度提出：钻穿效应把电子作为主体，从它的自身分布特点来理解；屏蔽效应把电子看作客体，考察它受其它电子的屏蔽影响。一．屏蔽效应多电子原子
5、中，其他电子对指定电子的排斥作用看作部分地抵消（或削弱）核电荷对该电子的吸引即其他电子起到了部分地屏蔽核电荷对某电子的吸引力，而该电子只受到“有效核电荷”Z*（Z*=Z-σ，Z为原子的核电荷数，σ为其它电子的屏蔽常数，它代表了电子之间的排斥作用，相当于σ个电子处于原子核上的原有核电荷抵消的部分[2]）的作用。因此，可以认为，其余电子屏蔽了或削弱了原子核对该电子的吸引作用，这就是屏蔽效应。屏蔽效应使该电子的能量升高。计算电子能量的公式也相应的变为屏蔽常数的计算法则：1.分组：按以下次序(1s),(2s,2p),(3s,3p),(3d), (4s,4p),(4d),(4f),(5
6、s,5p),(5d),(5f)等。 2.处于电子外层的各轨道中的电子对该电子不产生屏蔽作用，即各组的σ=0。 3.同组中每一个电子屏蔽同组电子为0.35e，而1s组内的电子相互屏蔽0.30e。4.第(n-1)组中每一个电子对第n组(ns,np)上电子的电子屏蔽为0.85e。5.第(n-2)组中每一个电子对第n组(ns,np)上电子的电子屏蔽为1.00e。46.当被屏蔽电子是(nd)组(nf)组电子时，同组电子屏蔽为0.35e,左边各组电子屏为1.00e。该方法用于主量子数为4的轨道准确性比较好，n大于4后比较差。有一种更精确的法则：斯莱特—徐光宪法就提供了每一个电子屏蔽
7、常数的确定规则[1]。该规则包括以下几点：（1）屏蔽电子的主量子数大于屏蔽电子，σ=0，即外层电子对内层电子不发生屏蔽作用，等等。（2）同层电子的屏蔽作用的屏蔽常数σ如下表所示。表中np指充满前的p电子(p1-p3),p’指充满后的p电子(p4-p6)。表1同层电子的屏蔽常数被屏蔽电子屏蔽电子nsnpnp‘ndnfns0.300.250.230.000.00np0.350.310.290.000.00np‘0.410.370.310.000.00nd1.001.001.000.350.00n
