Hvad er Hund Reglen eller princippet om maksimal multiplicitet?



den Hund regel eller princip om maksimal multiplicitet fastslår empirisk, hvordan degenererede kredsløbs elektroner skal indtage energi. Denne regel, som det eneste navn indikerer, kom fra den tyske fysiker Friedrich Hund i 1927, og siden da har det været meget nyttigt i kvant- og spektroskopisk kemi.

Der er virkelig tre Hunds regler anvendt i kvantekemi; Den første er dog den enkleste for den grundlæggende forståelse af, hvordan man opbygger et atom elektronisk. 

Hunds første regel, den maksimale multiplicitet, er afgørende for at forstå elementernes elektroniske konfigurationer; fastslår, hvad rækkefølgen af ​​elektronerne i orbitalerne skal være at frembringe et atom (ion eller molekyle) med større stabilitet.

For eksempel vises fire serier af elektroniske konfigurationer i det øverste billede; boksene repræsenterer orbitalerne og de sorte pile elektronerne.

Den første og tredje serie svarer til korrekte måder at bestille elektronerne på, mens den anden og fjerde serie angiver, hvordan elektroner ikke skal placeres i orbitalerne.

indeks

  • 1 Bestilling af at fylde orbitalerne i henhold til Hund-reglen
    • 1.1 Parring af spins
    • 1.2 Parallelle og antiparallelle spins
  • 2 Multiplicity
  • 3 øvelser
    • 3.1 Fluor
    • 3.2 Titanium
    • 3.3 jern
  • 4 referencer

Bestilling af at fylde orbitalerne i henhold til Hund-reglen

Selv om der ikke er nævnt de to andre regler af Hund, er det med implisitt anvendelse af disse regler på samme tid med korrekt udførelse af påfyldningsordren..

Hvad har den første og tredje serie af orbitaler i billedet til fælles? Hvorfor er de korrekte? Til at begynde med kan hver orbital kun "holde" to elektroner, hvorfor den første boks er færdig. Påfyldningen skal derfor fortsætte med de tre kasser eller orbitaler til højre.

Spin parring

Hver boks i den første serie har en pil, der peger op, hvilket symboliserer tre elektroner med spins i samme retning. Når du peker op betyder det, at dets spins har en værdi på +1/2, og hvis de peger ned, vil deres spins have værdier på -1/2.

Bemærk at de tre elektroner optager forskellige orbitaler, men med uparrede spins.

I den tredje serie ligger den sjette elektron med et spin i den modsatte retning, -1/2. Dette er ikke tilfældet for den fjerde serie, hvor denne elektron går ind i orbitalet med et spin på +1/2.

Og så vil de to elektroner, som dem i den første omgang, have deres parrede spins (et med spin +1/2 og et med spin -1/2).

Den fjerde serie af kasser eller orbitaler overtræder Paulis udelukkelsesprincip, som siger at ingen elektron kan have de samme fire kvante numre. Hundens regel og princippet om udelukkelse af Pauli går altid hånd i hånd.

Derfor skal pilene placeres på en sådan måde, at de forbliver udpakket, indtil de optager alle kasser; og så slutter de at fylde med pilene peger i den modsatte retning.

Parallelle og antiparallelle spins

Det er ikke nok, at elektronerne har deres spindelparret: de skal også være parallelle. Dette i repræsentationen af ​​kasser og pile garanteres ved at placere sidstnævnte med deres ender parallelt med hinanden.

Den anden serie præsenterer den fejl, at elektronen i den tredje boks møder sin spin modsat i forhold til de andre.

Således kan det opsummeres, at et atoms grundlæggende tilstand er en, der overholder hundens regler, og har derfor den mest stabile elektroniske struktur.

Det teoretiske og eksperimentelle grundlag fastslår, at når et atom har elektroner med et større antal oparrede og parallelle spins stabiliseres det som et resultat af en stigning i elektrostatiske interaktioner mellem kernen og elektronerne; stigning skyldes faldet af afskærmningseffekten.

multiplicitet

Ordet "multiplicity" blev nævnt i starten, men hvad betyder det i denne sammenhæng? Hunds første regel siger, at den mest stabile jordtilstand for et atom er det, som har det største antal spin-multiplicitet; med andre ord, den, der præsenterer sine orbitaler med det højeste antal opparerede elektroner.

Formlen til at beregne multiplikationen af ​​spin er

2S + 1

Hvor S er lig med antallet af opparerede elektroner multipliceret med 1/2. Således kan der med flere elektroniske strukturer med det samme antal elektroner estimeres 2S + 1 for hver enkelt og at den højeste multiplikationsværdi vil være den mest stabile.

Multiplikationen af ​​spin kan beregnes for den første serie af orbitaler med tre elektroner med deres uparvede og parallelle spins:

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

Og mangfoldigheden er så

2 (3/2) + 1 = 4

Dette er Hunds første regel. Den mest stabile konfiguration skal også overholde andre parametre, men med henblik på kemisk forståelse er det ikke helt nødvendigt.

uddannelse

fluor

Kun valenslaget overvejes, da det antages, at det indre lag allerede er fyldt med elektroner. Den elektroniske konfiguration af fluor er derfor [He] 2s22p5.

Du er nødt til at udfylde en 2'er omgang først og derefter tre p orbitaler. Til påfyldning af 2'ers kredsløb med de to elektroner er det nok at placere dem på en sådan måde, at deres spindel er parret.

De øvrige fem elektroner til de tre 2p-orbitaler er arrangeret som illustreret nedenfor

Den røde pil repræsenterer den sidste elektron, der fylder orbitalerne. Bemærk at de første tre elektroner, der går ind i 2p-orbitalerne, placeres uparret og med deres spindel parallelt.

Dernæst begynder den fra den fjerde elektron at parre sin spinding -1/2 med den anden elektron. Den femte og sidste elektron fortsætter på samme måde.

titan

Den elektroniske konfiguration af titanium er [Ar] 3d24s2. Da der er fem d orbitaler, foreslås det at starte fra venstre side:

Denne gang blev påfyldningen af ​​4'ers kredsløb vist. Da der kun er to elektroner i 3d orbitalerne, er der næsten ikke noget problem eller forvirring, når de placeres med deres uparvede og parallelle spins (blå pile).

jern

Et andet eksempel og endelig er jern, metal, der har flere elektroner i sine orbitaler end titanium. Den elektroniske konfiguration er [Ar] 3d64s2.

Hvis det ikke var for Hunds regel og Paulis udelukkelsesprincip, ville det ikke være kendt, hvordan man skal bortskaffe sådanne seks elektroner i sine fem orbitaler..

Selvom det kan virke nemt, kunne disse regler ikke have mange forkerte muligheder i forhold til rækkefølgen af ​​at fylde orbitalerne.

Takket være disse er det logisk og monotont fremskridtet af den gyldne pil, som ikke er mere end den sidste elektron, der er placeret i orbitalerne.

referencer

  1. Serway & Jewett. (2009). Fysik: til videnskab og teknik med moderne fysik. Bind 2. (syvende udgave). Cengage Learning.
  2. Glasstone. (1970). Lærebog om fysisk kemi. i Kemisk kinetik. Anden udgave. D. Van Nostrand, Company, Inc.
  3. Méndez A. (21. marts 2012). Hunds regel. Hentet fra: quimica.laguia2000.com
  4. Wikipedia. (2018). Hunds regel med maksimal multiplicitet. Hentet fra: en.wikipedia.org
  5. Kemi LibreTexts. (23. august 2017). Hunds Regler Hentet fra: chem.libretexts.org
  6. Skib R. (2016). Hunds Regler Hentet fra: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu