ХУНДОВО ПРАВИЛО ИЛИ ПРИНЦИП МАКСИМАЛНЕ МНОЖИНЕ - ХЕМИЈА - 2026

Пас 'е правило максималне разноврсности или принцип успостављен, емпиријски, како да заузме орбиталне електрони претворе у енергију. Ово правило, као што само име говори, дошло је од немачког физичара Фриедрицха Хунда 1927. године и од тада је од велике користи у квантној и спектроскопској хемији.

Заправо постоје три Хундова правила која се примењују у квантној хемији; међутим, прво је најједноставније за основно разумевање начина електронског састављања атома.

Извор: Габриел Боливар

Хундово прво правило, оно о максималној множини, је од суштинске важности за разумевање електронских конфигурација елемената; утврђује колики редослед електрона у орбиталама мора да произведе атом (јон или молекул) са већом стабилношћу.

На пример, слика изнад приказује четири серије електронских конфигурација; поља представљају орбитале, а црне стрелице електроне.

Прва и трећа серија одговарају тачним начинима распореда електрона, док друга и четврта серија указују на то како електроне не треба постављати у орбитале.

Орбитални налог за пуњење према Хундовом правилу

Иако се не спомињу друга два Хундова правила, правилно извршавање налога за унос имплицитно примењује ова три правила истовремено.

Шта имају прва и трећа серија орбитала на слици? Зашто су тачне? За почетак, свака орбитала може „сместити“ само два електрона, због чега је прва кутија комплетна. Због тога се пуњење мора наставити са три поља или орбитала с десне стране.

Спин парење

Свака кутија прве серије има стрелицу окренуту нагоре, која симболизује три електрона са спиновима у истом смеру. Када показују према горе, то значи да њихови центрифуге имају вредност +1/2, а ако окрену према доле, њихови центрифуге ће имати вредности -1/2.

Имајте на уму да три електрона заузимају различите орбитале, али са парним спиновима.

У трећој серији шести електрон је смештен са спином у супротном смеру, -1/2. То није случај за четврту серију, где овај електрон улази у орбиту са спином +1/2.

И тако ће два електрона, попут оне из прве орбитале, имати спинове (један са спин +1/2, а други са спин -1/2).

Четврта серија кутија или орбитала крши Паулијев принцип искључења, који каже да ниједан електрон не може имати иста четири квантна броја. Хундова владавина и Паулијев принцип искључења увек иду руку под руку.

Стога стрелице треба да буду постављене на такав начин да се не паре док не заузму све кутије; и одмах након тога, комплетиране су стрелицама које су у супротном смеру.

Паралелни и антипарални спинови

Није довољно да електрони имају спинове упарене: морају бити и паралелни. Ово је при представљању кутија и стрелица загарантовано постављањем последњих крајева паралелно један са другим.

Друга серија представља грешку што електрон у трећој кутији испуњава своје спиновање у антипаралном смислу у односу на остале.

Стога се може сумирати да је приземно стање атома оно које поштује Хундова правила и стога има најстабилнију електронску структуру.

Теоријска и експериментална основа каже да када атом има електроне са већим бројем парних и паралелних спинова, он се стабилише као резултат повећања електростатичких интеракција између језгра и електрона; повећање које настаје због смањења ефекта заштите.

Мноштво

Реч „вишеструкост“ поменута је на почетку, али шта она значи у овом контексту? Хундово прво правило утврђује да је најстабилније основно стање атома оно које представља већи број спиновне множине; другим речима, она која представља своје орбитале са највећим бројем непарних електрона.

Формула за израчунавање множења центрифуге је

2С + 1

Где је С једнак броју парних електрона помножених са 1/2. Дакле, с неколико електронских структура с истим бројем електрона, 2С + 1 се може процијенити за сваки од њих, а она с највишом вриједношћу множења ће бити најстабилнија.

Можете израчунати мноштво спина за прву серију орбитале са три електрона са њиховим спиновима неуспоредивим и паралелним:

С = 3 (1/2) = 3/2

А мноштво је тада

2 (3/2) + 1 = 4

Ово је Хундово прво правило. Најстабилнија конфигурација мора да испуњава и друге параметре, али за хемијско разумевање они нису у потпуности потребни.

Вежбе

Флуор

Разматра се само валентна љуска, јер се претпоставља да је унутрашња љуска већ испуњена електронима. Електрон Конфигурација флуора је стога 2С ² 2п ⁵ .

Орбитала 2 мора бити прво испуњена, а затим три п орбитале. Да бисте испунили орбитал 2с са два електрона, довољно је да их поставите на такав начин да им се спинови упаре.

Осталих пет електрона за три 2п орбитале су распоређени као што је приказано испод.

Извор: Габриел Боливар

Црвена стрелица представља последњи електрон који испуњава орбитале. Имајте на уму да су прва три електрона која уђу у орбиту 2п постављена непарна и са истим парама.

Затим, од четвртог електрона, почиње да спарива свој спин -1/2 са другим електроном. Пети и последњи електрон се одвија на исти начин.

Титанијум

Електронска конфигурација титанијума је 3д ² 4с ² . Будући да постоји пет д орбитала, препоручује се почетак на левој страни:

Извор: Габриел Боливар

Овога пута приказано је попуњавање 4с орбитале. Пошто су у 3д орбитали само два електрона, готово да нема проблема или забуне када их поставите са својим парним и паралелним спиновима (плаве стрелице).

Гвожђе

Други пример, и коначно, је гвожђе, метал који има више електрона у својим д орбиталама од титанијума. Конфигурација електрона му је 3д ⁶ 4с ² .

Да није било Хундове владавине и Паулијевог принципа искључења, не бисмо знали како да распоредимо таквих шест електрона у њихових пет д орбитала.

Извор: Габриел Боливар

Иако се може чинити лако, без ових правила могу се појавити многе погрешне могућности у вези с редослиједом попуњавања орбитала.

Захваљујући њима, напредовање златне стрелице је логично и монотоно, а није ништа друго до последњи електрон који се поставља у орбитале.

Референце

1. Серваи & Јеветт. (2009). Физика: за науку и инжењерство са модерном физиком. Свезак 2. (седмо издање). Ценгаге Леарнинг.
2. Гласстоне. (1970). Уџбеник физичке хемије. Ин Хемијска кинетика. Друго издање. Д. Ван Ностранд, Цомпани, Инц.
3. Мендез А. (21. марта 2012). Хундово правило. Опоравак од: куимица.лагуиа2000.цом
4. Википедиа. (2018). Хундово правило максималне множине. Опоравак од: ен.википедиа.орг
5. Цхемистри ЛибреТектс. (23. августа 2017.) Хундова правила. Опоравак од: цхем.либретектс.орг
6. Наве Р. (2016). Хундова правила. Опоравак од: хиперпхисицс.пхи-астр.гсу.еду