Hund Kuralı veya maksimum çokluk ilkesi nedir?



Hund kuralı veya maksimum çokluk ilkesi deforme olmuş yörünge elektronlarının enerjiyi nasıl kullanması gerektiğini ampirik olarak belirler. Bu kural, tek isminin belirttiği gibi, 1927'de Alman fizikçi Friedrich Hund'dan geldi ve o zamandan beri kuantum ve spektroskopik kimyada çok faydalı oldu..

Kuantum kimyasında uygulanan üç tane Hund kuralı var; bununla birlikte, ilki, bir atomun nasıl elektronik olarak yapılandırılacağının temel anlayışı için en basit olanıdır.. 

Hund'un maksimum kuralı olan ilk kuralı, elemanların elektronik konfigürasyonlarını anlamak için esastır; Yörüngelerdeki elektronların sırasının, daha fazla kararlılığa sahip bir atom (iyon veya molekül) üretmek için ne olması gerektiğini belirler.

Örneğin, üst resimde dört dizi elektronik yapılandırma gösterilmektedir; kutular orbitalleri ve siyah oklar elektronları temsil eder..

Birinci ve üçüncü seri, elektronların sıralanmasının doğru yollarına karşılık gelirken, ikinci ve dördüncü seri, elektronların yörüngelere nasıl yerleştirilmemesi gerektiğini gösterir.

indeks

  • 1 Orbitalleri Hund kuralına göre doldurma sırası
    • 1.1 Döndürme eşleşmesi
    • 1.2 Paralel ve antiparalel spinler
  • 2 Çokluk
  • 3 Alıştırmalar
    • 3.1 Florin
    • 3.2 Titanyum
    • 3.3 Demir
  • 4 Kaynakça

Orbitallerin Hund kuralına göre doldurma sırası

Diğer iki Hund kuralından bahsedilmemesine rağmen, doldurma sırasının doğru şekilde uygulanması ile bu üç kuralı aynı anda uygulamak.

Görüntüdeki birinci ve üçüncü yörünge serisinin ortak noktası nedir? Neden doğrular? Başlangıçta, her bir yörünge yalnızca iki elektronu "tutabilir", bu yüzden ilk kutu tamamlandı. Bu nedenle doldurma, sağdaki üç kutu veya orbital ile devam etmelidir..

Sıkma eşleştirme

İlk serinin her kutucuğunda, aynı yöne döndürülmüş üç elektronu sembolize eden yukarı dönük bir ok vardır. Yukarıyı işaret ederken, dönüşlerinin +1/2 değerine sahip olduğu anlamına gelir ve eğer aşağı doğru işaret ederse, dönüşlerinin -1/2 değerine sahip olacağı anlamına gelir..

Üç elektronun farklı yörüngeler işgal ettiğini, ancak eşleşmemiş dönüşler.

Üçüncü seride, altıncı elektron -1 / 2, ters yönde bir dönüş ile yerleştirilir. Bu, elektronun +1 / 2'lik bir dönüş ile yörüngeye girdiği dördüncü seri için geçerli değildir..

Ve böylece, iki elektron, ilk yörüngedeki gibi, eşleştirilmiş dönüşler (biri +1/2 dönüşünde ve diğeri -1/2 dönüşünde).

Dördüncü kutu ya da yörüngeler serisi, Pauli'nin hiçbir elektronun aynı dört kuantum sayıya sahip olamayacağını belirten dışlama ilkesini ihlal ediyor. Hund ve Pauli'nin dışlanma ilkesi her zaman el ele gider.

Bu nedenle, oklar bütün kutuları kaplayana kadar ambalajlanmayacak şekilde yerleştirilmelidir; ve sonra oklar ters yöne dönük olarak doldurmayı bitirir.

Paralel ve antiparalel spin

Elektronların dönüşlerinin eşleşmesi yeterli değildir: aynı zamanda paralel olmaları gerekir. Bu, kutuların ve okların temsilinde, ikincisi uçları birbirine paralel olacak şekilde yerleştirilir.

İkinci seri, üçüncü kutudaki elektronun, diğerlerine göre tersiyle karşılaştığındaki hatayı sunuyor.

Bu nedenle, bir atomun temel durumunun Hund kurallarına uyan bir durum olduğu ve bu nedenle en kararlı elektronik yapıya sahip olduğu özetlenebilir..

Teorik ve deneysel temel, bir atomun daha fazla sayıda eşleşmemiş ve paralel dönüşe sahip elektronlara sahip olması durumunda, çekirdek ve elektronlar arasındaki elektrostatik etkileşimlerdeki bir artışın bir sonucu olarak stabilize olduğunu; Ekranlama etkisinin azalmasından kaynaklanan artış.

çokluk

'Çokluk' kelimesi başlangıçta belirtilmiştir, fakat bu bağlamda bunun anlamı nedir? Hund'un ilk kuralı, bir atom için en kararlı temel durumun, en çok sayıda spin çokluğuna sahip olduğunu belirtir; Başka bir deyişle, orbitallerini en fazla eşleştirilmemiş elektron sayısına sahip olan.

Spinin çokluğunu hesaplamak için formül

2S + 1

S eşleşmemiş elektron sayısına eşittir ve 1/2 ile çarpılır. Böylece, aynı sayıda elektronlu birkaç elektronik yapıya sahip olan, her biri için 2S + 1 tahmin edilebilir ve en yüksek çokluk değerine sahip olanın en kararlı olacağı tahmin edilebilir..

Spinin çokluğu, eşleştirilmemiş ve paralel dönüşlü üç elektronlu ilk yörünge serisi için hesaplanabilir:

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

Ve çokluk o zaman

2 (3/2) + 1 = 4

Bu Hund'un ilk kuralı. En istikrarlı konfigürasyon diğer parametrelere de uymak zorundadır, ancak kimyasal anlama için tamamen gerekli değildir.

eğitim

kalsiyum flüorürü

Sadece değer katmanı göz önünde bulundurulur, çünkü iç katın zaten elektronlarla dolu olduğu kabul edilir. Florun elektronik konfigürasyonu bu nedenle [2]22p5.

Önce bir 2s orbital doldurmanız ve sonra üç p orbital doldurmanız gerekir. 2s'nin yörüngesinin iki elektronla doldurulması için, bunların dönüşlerinin eşleneceği şekilde yerleştirilmesi yeterlidir..

Üç 2p orbital için diğer beş elektron aşağıda gösterildiği gibi düzenlenmiştir.

Kırmızı ok, orbitalleri dolduran son elektronu temsil eder. 2p orbitallerine giren ilk üç elektronun eşleşmemiş ve dönüşleri paralel olarak yerleştirilmiş olduğuna dikkat edin..

Sonra, dördüncü elektrondan, dönüşünü -1/2 ile diğer elektronla eşleştirmeye başlar. Beşinci ve son elektron aynı şekilde ilerler.

titanyum

Titanyumun elektronik konfigürasyonu [Ar] 3d24s2. Beş d yörüngesi olduğu için sol taraftan başlamanız önerilir:

Bu sefer 4s orbitalinin dolgusu gösterildi. 3B yörüngelerde sadece iki elektron bulunduğundan, bunları eşleştirilmemiş ve paralel dönüşlerle (mavi oklar) yerleştirirken neredeyse hiç sorun ya da karışıklık olmaz..

demir

Başka bir örnek ve nihayet, orbitallerinde titanyumdan daha fazla elektron bulunan demir, metaldir. Elektronik konfigürasyonu [Ar] 3d64s2.

Hund'un kuralı ve Pauli'nin dışlama ilkesi olmasaydı, bu altı elektronun beş yörüngesinde nasıl elden çıkarılacağı bilinmiyordu..

Kolay görünse de, bu kurallar olmadan orbitalleri doldurma sırası ile ilgili birçok yanlış olasılık doğurabilir..

Bunlar sayesinde, orbitallere yerleştirilen son elektrondan fazla olmayan altın okun ilerlemesi mantıklı ve monotondur..

referanslar

  1. Serway ve Jewett. (2009). Fizik: Modern Fizik ile bilim ve mühendislik için. Cilt 2. (Yedinci baskı). Cengage Öğrenme.
  2. Glasstone. (1970). Fiziksel kimya ders kitabı. içinde Kimyasal kinetik. İkinci baskı. D. Van Nostrand, Şirketi, Inc.
  3. Méndez A. (21 Mart 2012). Hund'ın kuralı. Alınan kaynak: quimica.laguia2000.com
  4. Vikipedi. (2018). Hund'un maksimum çokluk kuralı. Alınan: en.wikipedia.org
  5. Kimya LibreTexts. (23 Ağustos 2017). Hund Kuralları Şu kaynaktan alındı: chem.libretexts.org
  6. Gemi R. (2016). Hund Kuralları Alınan: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu