Mi a Hund szabály vagy a maximális sokaság elve?



az Hund szabály vagy a maximális sokaság elve empirikusan megállapítja, hogy a degenerált orbitális elektronoknak energiát kell foglalniuk. Ez a szabály, amint azt egyetlen neve is jelzi, a német fizikus, Friedrich Hund 1927-ben jött, és azóta nagyon hasznos kvantum- és spektroszkópiai kémia területén.

A kvantumkémia területén valójában három Hund szabálya van; azonban az első az egyszerűbb megértés, hogy hogyan lehet egy atomot elektronikusan strukturálni. 

A Hund első szabálya, hogy a maximális sokaság, elengedhetetlen az elemek elektronikus konfigurációinak megértéséhez; megállapítja, hogy az elektronok sorrendje az orbitákban legyen egy nagyobb stabilitású atom (ion vagy molekula) előállítása.

Például a felső képen négy elektronikus konfigurációs sorozat látható; a dobozok képviselik az orbitákat, a fekete nyilak pedig az elektronokat.

Az első és a harmadik sorozat megfelel az elektronok rendelésének helyes módjainak, míg a második és a negyedik sorozat azt jelzi, hogy az elektronokat ne helyezze az orbitákba.

index

  • 1 A pályák feltöltésének sorrendje a Hund szabály szerint
    • 1.1 Pörgetések párosítása
    • 1.2 Párhuzamos és párhuzamos pörgetések
  • 2 Többszörösség
  • 3 Gyakorlatok
    • 3.1 Fluor
    • 3.2 Titán
    • 3.3 Vas
  • 4 Referenciák

Az orbiták kitöltésének sorrendje a Hund szabály szerint

Bár a Hund másik két szabályát nem említik, a kitöltés sorrendjének helyes végrehajtása implicit módon alkalmazza ezeket a három szabályt egyszerre.

Mit tartalmaz a kép első és harmadik sora? Miért helyesek? Először is, mindegyik pálya csak két elektronot tud tartani, ezért az első doboz befejeződött. A tölteléknek tehát a jobb oldali három doboz vagy orbita mellett kell folytatódnia.

Spin párosítás

Az első sorozat minden dobozában felfelé mutató nyíl van, amely három elektronot jelképez ugyanarra az irányra. Felfelé mutatva ez azt jelenti, hogy a pörgetéseinek értéke +1/2, és ha lefelé mutatnak, a pörgetések értéke -1/2..

Ne feledje, hogy a három elektron különböző orbitákat foglal el, de páratlan pörgetések.

A harmadik sorozatban a hatodik elektron egy ellentétes irányú centrifugálással, -1/2. Ez nem így van a negyedik sorozat esetében, ahol ez az elektron a +1/2 centiméteres centrifugába kerül.

És így, a két elektron, mint az első orbitáké is, lesz párosított pörgetések (egy spin +1/2 és egy centrifugálás -1/2).

A dobozok vagy orbiták negyedik sorozata megsérti Pauli kizárási elvét, amely kimondja, hogy egyetlen elektronnak sem lehet ugyanaz a négy kvantum száma. Hund uralma és a Pauli kirekesztésének elve mindig együtt jár.

Ezért a nyilakat úgy kell elhelyezni, hogy azok kicsomagolva maradjanak mindaddig, amíg az összes dobozot nem foglalják el; majd az ellenkező irányba mutató nyilakkal kitöltik.

Párhuzamos és párhuzamos pörgetések

Nem elég, hogy az elektronok egymással párosuljanak: párhuzamosnak kell lenniük. Ezt a dobozok és nyilak ábrázolásában garantáljuk, ha az utóbbit a végükkel párhuzamosan helyezzük el.

A második sorozat azt a hibát mutatja, amelyet a harmadik doboz elektronja párhuzamosan talál a spin-vel szemben.

Így tehát összegezhető, hogy az atom alapvető állapota olyan, amely engedelmeskedik a Hund szabályainak, és ezért rendelkezik a legstabilabb elektronikus szerkezettel..

Az elméleti és kísérleti alapok azt mutatják, hogy ha egy atomnak nagyobb számú páratlan és párhuzamos pörgetése van, akkor az a mag és az elektronok közötti elektrosztatikus kölcsönhatások növekedése következtében stabilizálódik; az árnyékoló hatás csökkenése miatt.

sokféleség

A „sokaság” szót már az elején említették, de mit jelent ez a kontextusban? A Hund első szabálya kimondja, hogy egy atom legstabilabb alapállapota az, amely a legnagyobb számú centrifugáltsággal rendelkezik; más szóval, az az, amely a legmagasabb számú páratlan elektront mutatja be.

A centrifugálás sokaságának kiszámítására szolgáló képlet

2S + 1

Ahol S egyenlő a páratlan elektronok számával, szorozva 1/2-tal. Így, több elektronikus szerkezettel, azonos számú elektronszámmal, mindegyikre becsülhető 2S + 1, és a legmagasabb multiplicitási értékkel a legstabilabb.

A centrifugálás sokasága kiszámítható az első orbitális sorozatokra, ahol három elektron van a páratlan és párhuzamos pörgetésekkel:

S = 3 (1/2) = 3/2

És akkor a sokaság

2 (3/2) + 1 = 4

Ez Hund első szabálya. A legstabilabb konfigurációnak meg kell felelnie más paramétereknek is, de a kémiai megértés érdekében nem feltétlenül szükséges.

edzés

fluorit

Csak a valencia réteg kerül figyelembe vételre, mivel feltételezzük, hogy a belső réteg már tele van elektronokkal. Ezért a fluor elektron konfigurációja [2]22p5.

Először 2s orbitát, majd három p orbitont kell kitöltenie. A 2-es orbitális töltéshez a két elektronhoz elegendő, hogy azokat úgy helyezzük el, hogy a pörgetésük párosuljon.

A másik két elektron a három 2p pálya számára az alábbi ábrán látható

A piros nyíl az utolsó elektronot jelenti, amely kitölti az orbitákat. Ne feledje, hogy az első három elektron, amely a 2p orbitába kerül, párhuzamos és párhuzamosan helyezkednek el.

Ezután a negyedik elektronból kezdődik a spin -1/2 párosítása a másik elektrondal. Az ötödik és az utolsó elektron ugyanúgy halad.

titán

A titán elektronikus konfigurációja [Ar] 3d24s2. Mivel öt d orbitális van, azt javasoljuk, hogy balról induljon:

Ezúttal a 4s-es pálya kitöltése látható. Mivel csak három elektron van a 3d orbitákban, szinte nincs probléma vagy zavart, amikor a páratlan és párhuzamos pörgetésekkel elhelyezik őket (kék nyilak).

vas

Egy másik példa, és végül a vas, a fém, amelynek orbitáiban több elektron van, mint a titán. Elektronikus konfigurációja [Ar] 3d64s2.

Ha nem Hund uralma és Pauli kizárási elve lenne, nem lenne ismert, hogy hogyan kell elhelyezni az ilyen hat elektront öt orbitájában..

Bár ez könnyűnek tűnhet, ezek nélkül a szabályok sok rossz lehetőséget eredményezhetnek az orbiták kitöltésének sorrendjével kapcsolatban.

Ezeknek köszönhetően logikus és monoton az arany nyíl előrehaladása, ami nem több, mint az utolsó elektron, amely az orbitákban van elhelyezve..

referenciák

  1. Serway & Jewett. (2009). Fizika: a tudomány és a technika számára a modern fizikával. 2. kötet (hetedik kiadás). Cengage tanulás.
  2. Glasstone. (1970). A fizikai kémiai tankönyv. -ban Kémiai kinetika. Második kiadás. D. Van Nostrand, Company, Inc..
  3. Méndez A. (2012. március 21.). Hund szabálya. A lap eredeti címe: quimica.laguia2000.com
  4. Wikipedia. (2018). Hund maximális multiplicitási szabálya. Lap forrása: en.wikipedia.org
  5. Kémia LibreTexts. (2017. augusztus 23.). Hund szabályai Lap forrása: chem.libretexts.org
  6. R. hajó (2016). Hund szabályai A lap eredeti címe: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu