Kas yra Hundo taisyklė arba maksimalaus daugumo principas?



The Hund taisyklė arba maksimalaus daugumo principas empiriškai nustato, kaip degeneruoti orbitiniai elektronai turi užimti energiją. Ši taisyklė, kaip rodo vienintelis pavadinimas, kilo iš vokiečių fiziko Friedricho Hundo, 1927 m., Ir nuo to laiko jis buvo labai naudingas kvantinėje ir spektroskopinėje chemijoje..

Kvantinėje chemijoje yra tikrai trys Hundo taisyklės; tačiau pirmasis yra paprasčiausias, norint suprasti, kaip elektroniniu būdu struktūrizuoti atomą. 

Pirmoji Hundo taisyklė - maksimalaus daugumo - būtina norint suprasti elektronines elementų konfigūracijas; nustato, kokia elektronų tvarka orbituose turi būti didesnio stabilumo atomo (jono arba molekulės) generavimas.

Pavyzdžiui, viršutiniame paveikslėlyje parodyta keturių elektroninių konfigūracijų serija; dėžės atstovauja orbitoms, o juodosios rodyklės - elektronai.

Pirmoji ir trečioji serijos atitinka teisingus elektronų užsakymo būdus, o antroji ir ketvirtoji serijos rodo, kaip elektronai neturėtų būti išdėstyti orbituose.

Indeksas

  • 1 Orbitų užpildymo tvarka pagal Hundo taisyklę
    • 1.1 Sukimų sukimas
    • 1.2 Lygiagretūs ir antiparaleliniai sukimai
  • 2 Įvairumas
  • 3 Pratimai
    • 3.1 Fluoras
    • 3.2 Titanas
    • 3.3 Geležis
  • 4 Nuorodos

Orbitų užpildymo tvarka pagal Hundo taisyklę

Nors kitos dvi Hundo taisyklės nepaminėtos, teisingai vykdant pildymo tvarką, netiesiogiai taikomos šios trys taisyklės..

Ką turi bendroji pirmoji ir trečioji orbitalų serija? Kodėl jie teisingi? Visų pirma, kiekviena orbita gali „laikyti“ du elektronus, todėl pirmasis langelis yra baigtas. Todėl užpildymas turi būti tęsiamas su dešinomis dėžutėmis arba orbitomis.

Sukimas poromis

Kiekvienoje pirmosios serijos dėžutėje yra rodyklė, nukreipta į viršų, kuri simbolizuoja tris elektronus su tos pačios krypties sukimais. Kreipdamasis į viršų, tai reiškia, kad jo sukimai turi +1/2 reikšmę, o jei jie nukreipia žemyn, jo sukimai turės -1/2 reikšmes.

Atkreipkite dėmesį, kad trys elektronai užima skirtingas orbitales, bet su nesusiję sukimai.

Trečiojoje serijoje šeštasis elektronas yra sukamas priešinga kryptimi, -1/2. Tai nėra ketvirtoje serijoje, kur šis elektronas patenka į orbitą su +1/2 nugara.

Ir taip, du elektronai, kaip ir pirmosios orbitos, turės savo susieti sukimai (vienas su nugara +1/2 ir vienas su nugara -1/2).

Ketvirtoji dėžių ar orbitų serija pažeidžia Pauli atskyrimo principą, kuriame teigiama, kad nė vienas elektronas negali turėti tų pačių keturių kvantinių skaičių. Hundo valdžia ir Pauliaus atskyrimo principas visada vyksta kartu.

Todėl rodyklės turi būti išdėstytos taip, kad jos liktų išpakuotos, kol jos užims visas dėžutes; tada jie užpildo su rodyklėmis, rodančiomis priešinga kryptimi.

Lygiagretūs ir antiparaleliniai sukimai

Nepakanka, kad elektronai suporuotų: jie taip pat turi būti lygiagretūs. Tai dėžių ir rodyklių atvaizde garantuojamas pastatant pastaruosius su galais lygiagrečiai vienas kitam.

Antroji serija rodo klaidą, kurią elektronas trečiajame langelyje susiduria su savo nugara, lyginant su kitais.

Taigi galima apibendrinti, kad pagrindinė atomo būklė yra ta, kuri paklūsta Hundo taisyklėms, todėl turi stabiliausią elektroninę struktūrą.

Teoriniu ir eksperimentiniu pagrindu teigiama, kad kai atomas turi elektronus, turinčius didesnį skaičių nesusijusių ir lygiagrečių sukimų, jis stabilizuojasi dėl padidėjusios elektrostatinės sąveikos tarp branduolio ir elektronų; padidėjimas, atsirandantis dėl ekranavimo efekto sumažėjimo.

Įvairumas

Žodis „įvairovė“ buvo paminėtas pradžioje, bet ką tai reiškia šiame kontekste? Hundo pirmoji taisyklė numato, kad stabiliausia atomo būklė yra ta, kuri turi didžiausią skaičių sukimo daugumą; kitaip tariant, tas, kuris pristato savo orbitą su didžiausiu nesusijusių elektronų skaičiumi.

Formulė, skirta apskaičiuoti gręžimo daugumą, yra

2S + 1

Kur S yra lygus nesusijusių elektronų skaičiui, padaugintam iš 1/2. Taigi, turint keletą elektroninių struktūrų, turinčių tokį patį skaičių elektronų, kiekvienam iš jų gali būti apskaičiuotas 2S + 1, o didžiausia daugybinė vertė bus stabiliausia.

Sukimo laipsnį galima apskaičiuoti pirmajai orbitų serijai su trimis elektronais su jų nesuporuotais ir lygiagrečiais sukimais:

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

Ir tai yra daugybė

2 (3/2) + 1 = 4

Tai pirmoji Hundo taisyklė. Stabiliausia konfigūracija taip pat turi atitikti kitus parametrus, tačiau cheminio supratimo tikslais tai nėra visiškai būtina.

Pratimai

Fluoras

Apsvarstomas tik valentinis sluoksnis, nes manoma, kad vidinis sluoksnis jau užpildytas elektronais. Todėl elektroninė fluoro konfigūracija yra [He] 2s22p5.

Pirmiausia turite užpildyti 2s orbitą, po to - tris p orbitales. Užpildant 2s orbitą su dviem elektronais, pakanka juos įdėti taip, kad jų sukimai būtų suporuoti.

Kiti trys elektronai trims 2p orbitoms yra išdėstyti taip, kaip parodyta toliau

Raudona rodyklė žymi paskutinį elektroną, užpildantį orbitą. Atkreipkite dėmesį, kad pirmieji trys elektronai, įeinantys į 2p orbitą, dedami nesusiję ir su jų sukaisiais.

Toliau, nuo ketvirtojo elektrono, jis pradeda sujungti savo spin-2 su kitu elektronu. Penktas ir paskutinis elektronas vyksta taip pat.

Titanas

Elektroninė titano konfigūracija yra [Ar] 3d24s2. Kadangi yra penkios d orbitos, siūloma pradėti nuo kairiosios pusės:

Šį kartą parodytas 4s orbitos užpildymas. Kadangi 3d orbituose yra tik du elektronai, beveik nesukelia jokių problemų ar painiavos, kai juos dedate su nesuporuotais ir lygiagrečiais sukimais (mėlynos rodyklės).

Geležis

Kitas pavyzdys ir galiausiai yra geležis, metalas, turintis daugiau elektronų savo orbituose nei titanas. Jo elektroninė konfigūracija yra [Ar] 3d64s2.

Jei tai būtų ne Hundo taisyklė ir Pauli atskyrimo principas, nebūtų žinoma, kaip perleisti tokius šešis elektronus penkiose orbitose..

Nors tai gali atrodyti paprasta, be šių taisyklių gali kilti daug klaidingų galimybių, susijusių su orbitų užpildymo tvarka.

Jų dėka jis yra logiškas ir monotoniškas aukso rodyklės žingsnis, kuris yra ne daugiau kaip paskutinis elektronas, esantis orbitose.

Nuorodos

  1. Serway & Jewett. (2009). Fizika: mokslui ir inžinerijai su modernia fizika. 2 tomas (septintasis leidimas). Mokymasis mokytis.
  2. Glasstone. (1970). Fizinės chemijos vadovėlis. Į Cheminė kinetika. Antrasis leidimas. D. Van Nostrand, Company, Inc.
  3. Méndez A. (2012 m. Kovo 21 d.). Hundo taisyklė. Gauta iš: quimica.laguia2000.com
  4. Vikipedija. (2018). Hundo maksimalaus daugumo taisyklė. Gauta iš: en.wikipedia.org
  5. Chemija LibreTexts. (2017 m. Rugpjūčio 23 d.). Hundo taisyklės Gauta iš: chem.libretexts.org
  6. Laivas R. (2016). Hundo taisyklės Gauta iš: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu