Coulombtermen

Coulombtermen sind energetische Beiträge, die aus der elektrostatischen Wechselwirkung zwischen geladenen Teilchen resultieren. In der Quantenmechanik wird die Coulomb-Wechselwirkung zwischen Elektronen durch den Coulomboperator V_C = 1/|r1−r2| beschrieben. Die Auswertung der Matrixelemente dieses Operators in einer Orbitalsbasis führt zu sogenannten Coulomb-Integralen, die die direkte Elektronen-Elektronen-Abstoßung darstellen, sowie, je nach Formalismus, zu Austauschteilen, die aus der antisymmetrischen Wellenfunktion resultieren.

In der Praxis erscheinen Coulombterme in der Quantenchemie und der Atomstrukturtheorie als zentrale Beiträge zur Elektronen-Elektronen-Wechselwirkung. Sie liefern die großräumigen, langsamen Abstoßungen der Elektronendichte und tragen direkt zur Berechnung der Elektronenkonfiguration und der Termenergien bei. Die Coulomb-Integrale werden oft in Form von zwei-Elektronen-Integralen (ab|cd) oder (ij|kl) geschrieben; ihre radialen Teile lassen sich durch Slater-Condon-Parameter F^k und G^k parametrisieren. Die Parameter F^k beschreiben direkte Coulomb-Kopplungen, während G^k die Austauscheffekte charakterisiert.

Die Coulombterme sind wesentlich für die Energetik mehrerer Elektronen konfiguratorischer Zustände und erklären feinstrukturelle Aufspaltungen der Termlinien, insbesondere wenn zusätzlich Spin-Orbit-Interaktionen berücksichtigt werden. Sie lassen sich durch Racah- oder Wigner-Eckart-Methoden systematisch auswerten.

Siehe auch: Coulomb-Integrale, Hartree-Fock-Methode, Slater-Condon-Parameter, Zwei-Elektronen-Integrale.