Vad är Hundregeln eller principen om maximal multiplicitet?



den Hundregel eller princip för maximal mångfald fastslår empiriskt hur degenererade orbitalelektronerna måste uppta energi. Denna regel, som det enda namnet antyder, kom från den tyska fysikern Friedrich Hund, 1927, och sedan dess har det varit mycket användbart i kvant- och spektroskopisk kemi.

Det finns egentligen tre Hunds regler som tillämpas i kvantkemi. Den första är dock det enklaste för den grundläggande förståelsen av hur man elektroniskt strukturerar en atom. 

Hunds första regel, den högsta mångfalden, är nödvändig för att förstå de elektroniska konfigurationerna av elementen; fastställer vad elektronernas ordning i orbitalerna måste vara att generera en atom (jon eller molekyl) med större stabilitet.

Till exempel visas fyra serier av elektroniska konfigurationer i den övre bilden; rutorna representerar orbitalerna och de svarta pilarna elektronerna.

Den första och tredje serien motsvarar korrekta sätt att beställa elektronerna, medan den andra och fjärde serien anger hur elektroner inte ska placeras i orbitalerna.

index

  • 1 Beställa att fylla orbitalerna enligt Hundregeln
    • 1.1 Parning av spinn
    • 1.2 Parallell och antiparallell spinn
  • 2 Multiplicitet
  • 3 övningar
    • 3.1 Fluor
    • 3.2 Titan
    • 3.3 Järn
  • 4 referenser

Beställa att fylla orbitalerna enligt Hundregeln

Även om det inte nämns om de andra två reglerna hos Hund, är det med imponerande tillämpning av dessa tre regler samtidigt med korrekt utförande av fyllningsordningen..

Vad har den första och tredje serien av orbitaler i bilden gemensamt? Varför är de korrekta? Till att börja med kan varje orbital bara "hålla" två elektroner, varför den första lådan är klar. Fyllningen måste därför fortsätta med de tre rutorna eller orbitalerna till höger.

Spinnparning

Varje ruta i den första serien har en pil som pekar upp, vilket symboliserar tre elektroner med spinn i samma riktning. När du pekar upp betyder det att dess spinn har ett värde på +1/2, och om de pekar ner, kommer deras spins att ha värden på -1/2.

Observera att de tre elektronerna upptar olika orbitaler, men med oparad spinn.

I den tredje serien ligger den sjätte elektronen med en snurr i motsatt riktning, -1/2. Det här är inte fallet för den fjärde serien, där denna elektron går in i orbitalen med en snurr på +1/2.

Och så kommer de två elektronerna, som de första orbitalen, att ha sina parade spinn (en med spin +1/2 och en med snurr -1/2).

Den fjärde serien av lådor eller orbitaler strider mot Paulis uteslutningsprincip, vilket säger att ingen elektron kan ha samma fyra kvonnummer. Hundens regel och principen om uteslutning av Pauli går alltid hand i hand.

Därför måste pilarna placeras på ett sådant sätt att de förblir uppackade tills de upptar alla lådor. och sedan slutar de fylla med pilarna pekar i motsatt riktning.

Parallell och antiparallell spinn

Det räcker inte att elektronerna har sina spinnpar ihop: de måste också vara parallella. Detta i representation av lådor och pilar garanteras genom att placera sistnämnda med sina ändar parallellt med varandra.

Den andra serien presenterar felet att elektronen i den tredje lådan möter sin snurrande motpart med hänsyn till de andra.

Således kan det sammanfattas att atomens grundläggande tillstånd är en som lyder Hundens regler och därför har den mest stabila elektroniska strukturen.

De teoretiska och experimentella grundtillstånden att när en atom har fler elektroner med oparade spins och parallellt, stabiliserats efter en ökning av elektrostatiska interaktioner mellan kärnan och elektroner; ökning som beror på minskningen av avskärmningseffekten.

multiplicitet

Ordet "multiplicity" nämndes i början, men vad betyder det i detta sammanhang? Hunds första regel säger att det stabila marktillståndet för en atom är det som har det största antalet spinnmultiplicitet; med andra ord, den som presenterar sina orbitaler med det högsta antalet unparerade elektroner.

Formeln för att beräkna multipeliteten av spinnet är

2S + 1

Där S är lika med antalet opatta elektroner multiplicerat med 1/2. Således kan ha flera elektroniska strukturer med samma antal elektroner, 2S + 1 uppskattas för var och en och med det högsta multiplicitetsvärdet blir det mest stabila.

Spinnets mångfald kan beräknas för den första serien av orbitaler med tre elektroner med sina oparade och parallella spinn:

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

Och multipliciteten är då

2 (3/2) + 1 = 4

Detta är Hunds första regel. Den stabila konfigurationen måste också överensstämma med andra parametrar, men för kemisk förståelse är det inte helt nödvändigt.

utbildning

fluor

Endast valensskiktet beaktas, eftersom det antas att det inre skiktet redan är fyllt med elektroner. Den elektroniska konfigurationen av fluor är därför [He] 2s22p5.

Du måste fylla en 2s orbital först och sedan tre p orbitals. För fyllningen av 2s-banan med de två elektronerna är det tillräckligt att placera dem på ett sådant sätt att deras snurrar är parade.

De övriga fem elektronerna för de tre 2p-orbitalerna är anordnade som illustreras nedan

Den röda pilen representerar den sista elektronen som fyller orbitalerna. Observera att de första tre elektronerna som går in i 2p-orbitalerna placeras opa och parallellt.

Därefter börjar den från den fjärde elektronen att koppla sin snurr -1/2 med den andra elektronen. Den femte och sista elektronen fortsätter på samma sätt.

titan

Den elektroniska konfigurationen av titan är [Ar] 3d24s2. Eftersom det finns fem d orbitaler föreslås det att man börjar från vänster sida:

Den här gången visades fyllningen av 4s-banan. Eftersom det bara finns två elektroner i 3d-orbitalerna, finns det nästan inget problem eller förvirring när de placeras med sina oparade och parallella spinn (blå pilar).

järn

Ett annat exempel, och äntligen, är järn, metall som har mer elektroner i sina orbitaler än titan. Den elektroniska konfigurationen är [Ar] 3d64s2.

Om det inte var för Hunds regel och Paulis uteslutningsprincip, skulle det inte vara känt hur man ska avyttra sådana sex elektroner i sina fem orbitaler..

Även om det kan tyckas enkelt, kan dessa regler inte härleda många felaktiga möjligheter i förhållande till ordningen att fylla orbitalerna.

Tack vare dessa är det logiskt och monotont framsteg av den gyllene pilen, som inte är mer än den sista elektronen som placeras i orbitalerna.

referenser

  1. Serway & Jewett. (2009). Fysik: för vetenskap och teknik med modern fysik. Volym 2. (Sjunde upplagan). Cengage Learning.
  2. Glasstone. (1970). Textbok av fysisk kemi. i Kemisk kinetik. Andra upplagan. D. Van Nostrand, Company, Inc.
  3. Méndez A. (21 mars 2012). Hunds regel. Hämtad från: quimica.laguia2000.com
  4. Wikipedia. (2018). Hunds regel med maximal mångfald. Hämtad från: en.wikipedia.org
  5. Kemi LibreTexts. (23 augusti 2017). Hundens Regler Hämtad från: chem.libretexts.org
  6. Fartyg R. (2016). Hundens Regler Hämtad från: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu