HUNDIN SÄÄNTÖ TAI MAKSIMAALISEN MONINKERTAISUUDEN PERIAATE - KEMIA - 2026

Hund n sääntö enintään useista tai periaatteessa vahvistettu, empiirisesti, miten miehittää kiertoradalta elektronit muuttua energiaa. Tämä sääntö, kuten nimensä yksin osoittaa, tuli saksalaiselta fyysiköltä Friedrich Hundilta vuonna 1927, ja siitä lähtien siitä on ollut suurta hyötyä kvantti- ja spektroskooppisessa kemiassa.

Kvantikemiassa on tosiasiassa kolme Hundin sääntöä; ensimmäinen on kuitenkin yksinkertaisin perustiedot ymmärtää, miten atomin sähköinen rakenne voidaan rakentaa.

Lähde: Gabriel Bolívar

Hundin ensimmäinen sääntö, maksimaalinen moninkertaisuus, on välttämätön elementtien elektronisten kokoonpanojen ymmärtämiseksi; määrittää, minkä elektronien järjestyksen orbitaaleissa täytyy olla atomin (ionin tai molekyylin) tuottamiseksi, jolla on suurempi stabiilisuus.

Yllä oleva kuva näyttää esimerkiksi neljä elektronikonfiguraatiosarjaa; ruudut edustavat kiertoratoja ja mustat nuolet edustavat elektroneja.

Ensimmäinen ja kolmas sarja vastaavat oikeita tapoja järjestää elektronit, kun taas toinen ja neljäs sarja osoittavat kuinka elektronia ei pidä sijoittaa kiertoradalle.

Kiertoradan täyttöjärjestys Hundin säännön mukaan

Vaikka kahta muuta Hund-sääntöä ei ole mainittu, täyttömääräyksen oikea toteuttaminen tarkoittaa epäsuorasti näitä kolmea sääntöä samanaikaisesti.

Mitä kuvan ensimmäisellä ja kolmannella kiertoradalla on yhteistä? Miksi ne ovat oikein? Ensinnäkin kukin kiertorata voi "tallettaa" vain kaksi elektronia, minkä vuoksi ensimmäinen laatikko on valmis. Täyttämistä on sen vuoksi jatkettava oikealla olevilla kolmella laatikolla tai kiertoradalla.

Spin parittelu

Jokaisessa ensimmäisen sarjan laatikossa on ylöspäin osoittava nuoli, joka symboloi kolmea elektronia, joiden spinit ovat samassa suunnassa. Ylöspäin osoittaessa se tarkoittaa, että niiden spinien arvo on +1/2, ja jos ne osoittavat alaspäin, niiden spinien arvot ovat -1/2.

Huomaa, että kolme elektronia miehittävät erilaiset kiertoradat, mutta parittomat pyörät.

Kolmannessa sarjassa kuudes elektroni sijaitsee spinillä vastakkaiseen suuntaan -1/2. Näin ei ole neljännessä sarjassa, jossa tämä elektroni saapuu kiertoradalle spinillä +1/2.

Ja niin, kahden elektronin, kuten ensimmäisen kiertoradan, pyörinnät on muodostettu pariksi (toisessa spin +1/2 ja toisessa spin -1/2).

Neljäs laatikkosarja tai kiertorata rikkoa Paulin poissulkemisperiaatetta, jonka mukaan yhdellä elektronilla ei voi olla samat neljä kvanttilukua. Hundin sääntö ja Paulin poissulkemisperiaate kulkevat aina käsi kädessä.

Siksi nuolet tulisi sijoittaa siten, että ne ovat pareittain, kunnes ne vievät kaikki laatikot; ja heti sen jälkeen ne valmistetaan nuolet osoittaen vastakkaiseen suuntaan.

Rinnakkais- ja antiparalleeliset pyöritykset

Ei riitä, että elektronien spinit on muodostettu pariksi: niiden on myös oltava yhdensuuntaiset. Tämä laatikoiden ja nuolien esityksessä taataan asettamalla jälkimmäiset päiden kanssa yhdensuuntaiset.

Toinen sarja esittelee virheen, että kolmannessa laatikossa oleva elektroni täyttää sen kehän vastakkaisessa mielessä suhteessa muihin.

Siten voidaan tiivistää, että atomin perustila on sellainen, joka noudattaa Hundin sääntöjä ja jolla on siksi vakain elektroninen rakenne.

Teoreettisessa ja kokeellisessa perusteessa todetaan, että kun atomilla on elektroneja, joissa on enemmän parittomia ja rinnakkaisia ​​spintejä, se stabiloituu ytimen ja elektronien välisten sähköstaattisten vuorovaikutusten lisääntymisen seurauksena; lisäys, joka johtuu suojausvaikutuksen heikkenemisestä.

moninaisuus

Sana 'monimuotoisuus' mainittiin alussa, mutta mitä se tarkoittaa tässä yhteydessä? Hundin ensimmäinen sääntö vahvistaa, että atomin vakain pohjatila on sellainen, jossa on suurempi lukumäärä spinien moninkertaisuutta; toisin sanoen yksi, jolla on eniten parittomia elektroneja kiertoradallaan.

Kaava spinin kertomuksen laskemiseksi on

2S + 1

Missä S on parittumattomien elektronien lukumäärä kerrottuna 1/2. Siten, koska sillä on useita elektronisia rakenteita, joissa on sama määrä elektronia, 2S + 1 voidaan arvioida jokaiselle ja korkeimman kerrannaisarvon omaava on vakain.

Voit laskea spinien kertomuksen ensimmäisillä kiertoradalla kolmella elektronilla, joiden spinnit ovat vertaansa vailla ja yhdensuuntaiset:

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

Ja moninaisuus sitten on

2 (3/2) + 1 = 4

Tämä on Hundin ensimmäinen sääntö. Vakaimman konfiguraation on täytettävä myös muut parametrit, mutta kemialliseen ymmärtämiseen ne eivät ole täysin tarpeellisia.

Harjoitukset

Fluori

Ainoastaan ​​valenssikuori otetaan huomioon, koska oletetaan, että sisäkuori on jo täynnä elektroneja. Fluorin elektronikonfiguraatio on siis 2s ² 2p ⁵.

Ensin on täytettävä 2s: n kiertorata ja sitten kolme p: n kiertorataa. Jos haluat täyttää 2s: n kiertoradan kahdella elektronilla, riittää, kun asetat ne siten, että niiden pyöritykset muodostuvat pariksi.

Muut viisi elektronia kolmelle 2p: n kiertoradalle on järjestetty alla kuvatulla tavalla.

Lähde: Gabriel Bolívar

Punainen nuoli edustaa viimeistä elektronia, joka on täyttänyt kiertoradat. Huomaa, että kaksi ensimmäistä elektronia, jotka tulevat 2p-kiertoradalle, asetetaan pareittain ja niiden spinnit ovat yhdensuuntaiset.

Sitten, neljännestä elektronista, se alkaa parilihtaa spininsä -1/2 toisen elektronin kanssa. Viides ja viimeinen elektroni etenevät samalla tavalla.

Titaani

Titaanin elektronikonfiguraatio on 3d ² 4s ². Koska viittä d-kiertorataa on, suositellaan aloittamista vasemmalta puolelta:

Lähde: Gabriel Bolívar

Tällä kertaa 4s-kiertoradan täyttö osoitettiin. Koska 3D-kiertoradalla on vain kaksi elektronia, ei ole melkein mitään ongelmaa tai sekaannusta asetettaessa niitä parittomiin ja yhdensuuntaisiin spiniin (siniset nuolet).

Rauta

Toinen esimerkki, ja lopuksi, on rauta, metalli, jonka d-kiertoradassa on enemmän elektroneja kuin titaania. Sen elektronikonfiguraatio on 3d ⁶ 4s ².

Jos se ei olisi Hundin säännön ja Paulin poissulkemisperiaatteen vastaista, emme tiedä kuinka järjestää tällaiset kuusi elektronia viidessä d-kiertoradallaan.

Lähde: Gabriel Bolívar

Vaikka se voi tuntua helppolta, ilman näitä sääntöjä saattaa syntyä monia vääriä mahdollisuuksia kiertoratavälin täyttöjärjestyksessä.

Näiden ansiosta kultaisen nuolen eteneminen on loogista ja yksitoikkoista, mikä ei ole muuta kuin viimeinen elektroni, joka asetetaan kiertoradalle.

Viitteet

1. Serway & Jewett. (2009). Fysiikka: tiedettä ja tekniikkaa varten nykyfysiikan avulla. Osa 2 (seitsemäs painos). Cengagen oppiminen.
2. Glasstone. (1970). Fysikaalisen kemian oppikirja. Kemiallisessa kinetiikassa. Toinen painos. D. Van Nostrand, Company, Inc.
3. Méndez A. (21. maaliskuuta 2012). Hundin sääntö. Palautettu osoitteesta: quimica.laguia2000.com
4. Wikipedia. (2018). Hundin sääntö suurimmasta moninkertaisuudesta. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
5. Kemia LibreTexts. (23. elokuuta 2017). Hundin säännöt. Palautettu osoitteesta: chem.libretexts.org
6. Nave R. (2016). Hundin säännöt. Palautettu: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu