Qualités et limites du modèle
Calculons de la même manière l'énergie de première ionisation du carbone dans la configuration \(1\textrm s^2 2\textrm s^2 2\textrm p^2\).
Pour l'orbitale \(2\textrm s\) comme pour l'orbitale \(2\textrm p\), la charge effective est la même et on trouve :
\(\mathbf{Z^*=6-2\times\textrm{0,85}-3\times\textrm{0,35}=\textrm{3,25}}\)
\(\mathbf{\epsilon_{2\textrm s}=\epsilon_{2\textrm p}=-\textrm{35,9 eV}}\)
Pour les électrons \(1\textrm s\), l'écran ne change pas et on trouve :
\(\mathbf{Z^*=6-\textrm{0,31}=\textrm{5,69}}\)
\(\mathbf{\epsilon_{1\textrm s}=-440\textrm{ eV}}\)
Dans le cation carbone \(\textrm C^+\), on trouve pour les électrons \(2\textrm s\) ou \(2\textrm p\) :
\(\mathbf{Z^*=6-2\times\textrm{0,85}-2\times\textrm{0,35}=\textrm{3,6}}\)
\(\mathbf{\epsilon_{2\textrm s}=\epsilon_{2\textrm p}=-\textrm{44,0}\textrm{ eV}}\)
L'énergie de première ionisation vaut donc \(\textrm I_1=\textrm{11,6 eV}\) alors que la valeur expérimentale vaut \(\textrm{11.26 eV}\)
L'ordre de grandeur est ici aussi respecté. C'est une qualité majeure du modèle.
Le modèle de Slater rend bien compte des énergie d'ionisation.
Cependant, le modèle rend très mal compte des énergies des orbitales. Contrairement au cas du lithium, l'énergie d'ionisation du carbone ne peut s'obtenir directement à partir de l'énergie des orbitales externes \(2\textrm s\) ou \(2\textrm p\).
L'énergie des orbitales perd tout sens physique dans le modèle de Slater.
Un défaut majeur du modèle réside dans le fait que les orbitales \(2\textrm s\) et \(2\textrm p\) ont même énergie. Il donne la même énergie aux états excités dits "de valence" du carbone correspondant aux diverses occupations possibles de la couche 2 décrits par les configurations \(1\textrm s^2 2\textrm s^1 2\textrm p^3\) ou \(1\textrm s^2 2\textrm p^4\). Or expérimentalement, on peut distinguer ces états les uns des autres (spectroscopiquement par exemple).
Dans le modèle de Slater, des états de valence distincts peuvent être de même énergie.