Hva er Hund Regelen eller prinsippet om maksimal multiplikasjon?



den Hundregel eller prinsipp for maksimal multiplikasjon fastslår empirisk hvordan degenererte orbitalelektronene må oppta energi. Denne regelen, som sitt eneste navn indikerer, kom fra den tyske fysikeren Friedrich Hund, i 1927, og siden da har det vært svært nyttig i kvant- og spektroskopisk kjemi.

Det er virkelig tre Hunds regler brukt i kvantekjemi; Den første er imidlertid den enkleste for den grunnleggende forståelsen av hvordan man kan strukturere et atom elektronisk. 

Hunds første regel, den maksimale mengden, er viktig for å forstå de elektroniske konfigurasjonene av elementene; fastslår hva rekkefølgen av elektronene i orbitaler må være å generere et atom (ion eller molekyl) med større stabilitet.

For eksempel vises fire serier av elektroniske konfigurasjoner i det øvre bildet; boksene representerer orbitalerne og de svarte pilene elektronene.

Den første og tredje serien svarer til riktige måter å bestille elektronene på, mens den andre og fjerde serien indikerer hvordan elektroner ikke skal plasseres i orbitaler.

index

  • 1 Bestilling av å fylle orbitaler i henhold til Hund-regelen
    • 1.1 Parring av spinn
    • 1.2 Parallelle og antiparallelle spinn
  • 2 Multiplikasjon
  • 3 Øvelser
    • 3.1 Fluor
    • 3.2 Titan
    • 3,3 jern
  • 4 referanser

Bestilling av å fylle orbitaler i henhold til Hund-regelen

Selv om det ikke er nevnt om de to andre reglene i Hund, er det med implisitt anvendelse av de to reglene på samme tid med korrekt utførelse av pålegget å fylle..

Hva har den første og tredje serien av orbitaler i bildet til felles? Hvorfor er de korrekte? Til å begynne med kan hver orbital bare "holde" to elektroner, derfor er den første boksen fullført. Påfyllingen må derfor fortsette med de tre boksene eller orbitaler til høyre.

Spinnparing

Hver boks i den første serien har en pil som peker opp, som symboliserer tre elektroner med spinn av samme retning. Når du peker opp, betyr det at spinnene har en verdi på +1/2, og hvis de peker ned, vil spinnene ha verdier på -1/2.

Merk at de tre elektronene opptar forskjellige orbitaler, men med unpaired spins.

I den tredje serien ligger den sjette elektronen med et snur i motsatt retning, -1/2. Dette er ikke tilfelle for den fjerde serien, hvor denne elektronen kommer inn i orbitalet med et snurr på +1/2.

Og så vil de to elektronene, som de i den første orbitalen, ha sine parrede spinn (ett med spin +1/2 og ett med spin -1/2).

Den fjerde serien av bokser eller orbitaler bryter med Paulis ekskluderingsprinsipp, som sier at ingen elektron kan ha de samme fire kvante tallene. Hundens regel og prinsippet om utelukkelse av Pauli går alltid hånd i hånd.

Derfor må pilene plasseres på en slik måte at de forblir utpakket til de opptar alle boksene; og så fullfører de med å fylle pilene som peker motsatt retning.

Parallelle og antiparallelle spinn

Det er ikke nok at elektronene har spinnene i par: de må også være parallelle. Dette i representasjon av bokser og piler er garantert ved å plassere sistnevnte med sine ender parallelle med hverandre.

Den andre serien presenterer feilen at elektronen i den tredje boksen møter sin roterende antiparallelle med hensyn til de andre.

Dermed kan det oppsummeres at et atoms grunnleggende tilstand er en som overholder hundens regler og derfor har den mest stabile elektroniske strukturen.

Det teoretiske og eksperimentelle grunnlaget fastslår at når et atom har elektroner med et større antall ikke-parrede og parallelle spinn, stabiliseres det som et resultat av en økning i elektrostatiske interaksjoner mellom kjernen og elektronene; øke det skyldes nedgangen i skjermingseffekten.

mangfold

Ordet "mangfold" ble nevnt i begynnelsen, men hva betyr det i denne sammenheng? Hunds første regel sier at den mest stabile grunntilstanden for et atom er det som har størst antall spinnmultiplikasjoner; med andre ord, den som presenterer sine orbitaler med det høyeste antall uparmade elektroner.

Formelen for å beregne multipliseringen av spinnet er

2S + 1

Hvor S er lik antallet unpaired elektroner multiplisert med 1/2. Således, å ha flere elektroniske strukturer med det samme antall elektroner, kan 2S + 1 estimeres for hver enkelt og at den høyeste multiplisjonsverdien vil være den mest stabile.

Multiplikasjonen av spinnet kan beregnes for den første serien av orbitaler med tre elektroner med sine uparbeide og parallelle spinn:

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

Og mangfoldet er da

2 (3/2) + 1 = 4

Dette er Hunds første regel. Den mest stabile konfigurasjonen må også overholde andre parametere, men for kjemisk forståelse er det ikke helt nødvendig.

trening

fluor

Bare valenslaget vurderes, siden det antas at det indre laget allerede er fylt med elektroner. Den elektroniske konfigurasjonen av fluor er derfor [He] 2s22p5.

Du må fylle en 2s-omgang først og deretter tre p orbitaler. For fylling av 2-bane med de to elektronene er det nok å plassere dem på en slik måte at spinnene deres er paret.

De andre fem elektronene for de tre 2p-orbitaler er arrangert som illustrert nedenfor

Den røde pilen representerer den siste elektronen som fyller orbitalerne. Vær oppmerksom på at de tre første elektronene som kommer inn i 2p-orbitalene, plasseres uparbert og med spinnene deres parallelt.

Deretter begynner den fra den fjerde elektronen å parre sin rotasjon -1/2 med den andre elektronen. Den femte og siste elektron fortsetter på samme måte.

titan

Den elektroniske konfigurasjonen av titan er [Ar] 3d24s2. Da det er fem d orbitaler, foreslås det å starte fra venstre side:

Denne gangen ble fyllingen av 4-tallsbanen vist. Siden det bare er to elektroner i 3d-orbitaler, er det nesten ikke noe problem eller forvirring når de plasseres med sine uparbeide og parallelle spinn (blåpiler).

jern

Et annet eksempel, og til slutt, er jern, metall som har flere elektroner i sine orbitaler enn titan. Den elektroniske konfigurasjonen er [Ar] 3d64s2.

Hvis det ikke var for Hunds regel og Paulis ekskluderingsprinsipp, ville det ikke være kjent hvordan man skal avhende slike seks elektroner i sine fem orbitaler..

Selv om det kan virke lett, uten at disse reglene kan oppstå mange feil muligheter i forhold til rekkefølgen for å fylle orbitaler.

Takket være disse er det logisk og monotont forløpet av den gyldne pilen, som ikke er mer enn det siste elektronen som er plassert i orbitalerne.

referanser

  1. Serway & Jewett. (2009). Fysikk: for vitenskap og ingeniørfag med moderne fysikk. Volum 2. (syvende utgave). Cengage Learning.
  2. Glasstone. (1970). Lærebok av fysisk kjemi. i Kjemisk kinetikk. Andre utgave. D. Van Nostrand, Company, Inc.
  3. Méndez A. (21. mars 2012). Hundens regel. Hentet fra: quimica.laguia2000.com
  4. Wikipedia. (2018). Hunds regel med maksimal multiplikasjon. Hentet fra: en.wikipedia.org
  5. Kjemi LibreTexts. (23. august 2017). Hundens regler Hentet fra: chem.libretexts.org
  6. Skip R. (2016). Hundens regler Hentet fra: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu