HUNDO TAISYKLĖ ARBA DIDŽIAUSIO DAUGYBOS PRINCIPAS - CHEMIJA - 2025

Hund 'ai taisyklė didžiausią gausos ar iš esmės nustatyta, empiriškai, kaip užimti orbitinės elektronai peraugti į energiją. Ši taisyklė, kaip rodo tik jos pavadinimas, 1927 m. Kilo iš vokiečių fiziko Friedricho Hundo ir nuo to laiko ji buvo labai naudinga kvantinėje ir spektroskopinėje chemijoje.

Kvantinėje chemijoje iš tikrųjų yra trys Hundo taisyklės; tačiau pirmasis yra paprasčiausias, norint suprasti pagrindinius būdus, kaip elektroniniu būdu struktūrizuoti atomą.

Šaltinis: Gabrielis Bolívaras

Pirmoji Hundo taisyklė, kad maksimaliai dauginasi, yra labai svarbi norint suprasti elementų elektronines konfigūracijas; nustato, kokia turi būti elektronų tvarka orbitose, kad būtų sukurtas atomas (jonas ar molekulė), kurio stabilumas didesnis.

Pavyzdžiui, aukščiau esančiame paveikslėlyje pavaizduotos keturios elektronų konfigūracijų serijos; dėžutės žymi orbitales, o juodos rodyklės žymi elektronus.

Pirmoji ir trečioji serijos atitinka teisingus elektronų išdėstymo būdus, o antroji ir ketvirtoji serijos nurodo, kaip elektronai neturėtų būti dedami į orbitas.

Orbitalės užpildymo tvarka pagal Hundo taisyklę

Nors neminimos kitos dvi „Hund“ taisyklės, teisingai vykdant užsakymo užpildymą, netiesiogiai taikomos šios trys taisyklės tuo pačiu metu.

Ką bendro turi pirmoji ir trečioji atvaizdų orbitų serijos? Kodėl jie teisingi? Pradedantiesiems kiekviena orbita gali „laikyti“ tik du elektronus, todėl pirmoji dėžutė yra užpildyta. Todėl užpildymą reikia tęsti trimis dėžėmis arba orbitomis dešinėje.

Nugara poravimosi

Kiekvienoje pirmosios serijos dėžutėje yra aukštyn nukreipta rodyklė, kuri simbolizuoja tris elektronus, kurių sukimai ta pačia kryptimi. Kai nukreipta aukštyn, tai reiškia, kad jų sukinių vertė yra +1/2, o jei jie nukreipti žemyn, jų sukinių vertės bus -1/2.

Atkreipkite dėmesį, kad trys elektronai užima skirtingas orbitalės, tačiau su nesusijusiais sukiniais.

Trečiojoje serijoje šeštasis elektronas yra su besisukančia puse priešinga kryptimi, -1/2. Taip nėra ketvirtosios serijos atveju, kai šis elektronas patenka į orbitą su sukimosi dažniu +1/2.

Taigi abiejų elektronų, kaip ir pirmosios orbitalės, sukimai bus suporuoti (vienas su sukiniu +1/2, o kitas su nugara –1/2).

Ketvirtoji dėžučių ar orbitų serija pažeidžia Pauliaus išskyrimo principą, kuris teigia, kad joks elektronas negali turėti tų pačių keturių kvantinių skaičių. Hundo taisyklė ir Paulio atskirties principas visada eina koja kojon.

Todėl strėlės turėtų būti išdėstytos taip, kad jos nebūtų suporuotos, kol užims visas dėžutes; ir iškart po to, kai rodyklės nukreiptos priešinga kryptimi.

Lygiagretusis ir antiparallelinis sukiniai

Nepakanka, kad elektronai suktųsi: jie taip pat turi būti lygiagrečiai. Tai atvaizduojant dėžutes ir strėles garantuojama pastačius pastarųjų galus lygiagrečiai vienas kitam.

Antroji serija pateikia klaidą, kad elektronas trečiojoje dėžutėje atitinka jo sukimąsi antiparallelio prasme kitų atžvilgiu.

Taigi galima apibendrinti, kad pagrindinė atomo būsena yra tokia, kuri paiso Hundo taisyklių, todėl turi stabiliausią elektroninę struktūrą.

Teorinis ir eksperimentinis pagrindai teigia, kad kai atomas turi elektronus, turinčius daugiau nesusijusių ir lygiagrečių sukinių, jis stabilizuojasi padidėjus elektrostatinėms sąveikoms tarp branduolio ir elektronų; padidėjimas, kurį lemia sumažėjęs ekrano efektas.

Daugybė

Žodis „daugialypiškumas“ buvo minimas pradžioje, bet ką jis reiškia šiame kontekste? Hundo pirmoji taisyklė nustato, kad stabiliausia atomo pagrindinė būsena yra ta, kurioje yra didesnis nugaros daugybos skaičius; kitaip tariant, tas, kuris pateikia savo orbitalėse daugiausiai neporuotų elektronų.

Sukimosi daugybos formulė yra

2S + 1

Kur S lygus neporuotų elektronų skaičiui, padaugintam iš 1/2. Taigi, turint keletą elektroninių struktūrų su tuo pačiu elektronų skaičiumi, kiekvienai iš jų galima įvertinti 2S + 1, o ta, kurios didžiausia dauginimo reikšmė bus stabiliausia.

Galite apskaičiuoti pirmosios eilės orbitų, turinčių tris elektronus, sukinio dauginimąsi su jų spiningais nepakartojamais ir lygiagrečiais:

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

Ir daugybė tada yra

2 (3/2) + 1 = 4

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

Pratimai

Fluoras

Nagrinėjamas tik valentinis apvalkalas, nes daroma prielaida, kad vidinis apvalkalas jau yra užpildytas elektronų. Taigi fluoro elektronų konfigūracija yra 2s ² 2p ⁵ .

Pirmiausia turi būti užpildyta 2s orbitalė, o po to trys p orbitalės. Norėdami 2s orbitalę užpildyti dviem elektronais, pakanka juos išdėstyti taip, kad jų sukiniai būtų suporuoti.

Kiti penki elektronai trims 2p orbitalėms yra išdėstyti taip, kaip parodyta žemiau.

Šaltinis: Gabrielis Bolívaras

Raudona rodyklė žymi paskutinįjį orbitų užpildymo elektroną. Atkreipkite dėmesį, kad pirmieji trys elektronai, patenkantys į 2p orbitalės, yra nesusieti ir jų sukiniai lygiagrečiai.

Tada nuo ketvirtojo elektrono jis pradeda suporuoti savo sukinį -1/2 su kitu elektronu. Penktasis ir paskutinis elektronas eina tuo pačiu būdu.

Titanas

Titano elektronų konfigūracija yra 3d ² 4s ² . Kadangi yra penki d orbitalės, siūloma pradėti nuo kairės pusės:

Šaltinis: Gabrielis Bolívaras

Šį kartą buvo parodytas 4s orbitalės užpildymas. Kadangi 3D orbitalėse yra tik du elektronai, dedant juos su nesusijusiais ir lygiagrečiais sukimais (mėlynomis rodyklėmis), beveik nėra problemų ar painiavos.

Geležies

Kitas pavyzdys, pagaliau, yra geležis, metalas, kurio d orbitose yra daugiau elektronų nei titano. Jo elektronų konfigūracija yra 3d ⁶ 4s ² .

Jei ne Hundo taisyklė ir Paulio išskyrimo principas, mes nežinotume, kaip išdėstyti tokius šešis elektronus penkiose jų d orbitalėse.

Šaltinis: Gabrielis Bolívaras

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

Jų dėka auksinės strėlės judėjimas yra logiškas ir monotoniškas, o tai yra ne kas kita, kaip paskutinis elektronas, esantis orbitose.

Nuorodos

1. „Serway“ ir „Jewett“. (2009). Fizika: mokslams ir inžinerijai su šiuolaikine fizika. 2 tomas (septintas leidimas). „Cengage“ mokymasis.
2. Glasstone. (1970). Fizikinės chemijos vadovėlis. Cheminėje kinetikoje. Antrasis leidimas. D. Van Nostrand, Company, Inc.
3. Méndez A. (2012 m. Kovo 21 d.). Hundo taisyklė. Atkurta iš: quimica.laguia2000.com
4. Vikipedija. (2018 m.). Hundo maksimalaus daugkartiškumo taisyklė. Atkurta iš: en.wikipedia.org
5. Chemija „LibreTexts“. (2017 m. Rugpjūčio 23 d.). Hundo taisyklės. Atkurta iš: chem.libretexts.org
6. „Nave R.“ (2016). Hundo taisyklės. Atkurta iš: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu