PANUNTUNAN NG HUND O PRINSIPYO NG MAXIMUM NA PAGDAMI - CHEMISTRY - 2025

Ang patakaran ng Hund ng maximum na pagdami o prinsipyo na itinatag, empirically, kung paano sakupin ang orbital electrons na lumala sa enerhiya. Ang panuntunang ito, tulad ng nagmumungkahi lamang ng pangalan nito, ay nagmula sa Aleman na pisisista na si Friedrich Hund, noong 1927, at mula noon ito ay lubos na kapaki-pakinabang sa dami at kimikong spectroskopiko.

Mayroong talagang tatlong patakaran ng Hund na inilalapat sa kimika ng quantum; gayunpaman, ang una ay ang pinakasimpleng para sa pangunahing pag-unawa kung paano istraktura ng elektroniko ang isang atom.

Pinagmulan: Gabriel Bolívar

Ang unang panuntunan ni Hund, na sa maximum na pagdami, ay kailangang maunawaan ang mga elektronikong pagsasaayos ng mga elemento; itinatatag kung ano ang pag-order ng mga electron sa orbitals ay dapat makabuo ng isang atom (ion o molekula) na may higit na katatagan.

Halimbawa, ang imahe sa itaas ay nagpapakita ng apat na serye ng mga pagsasaayos ng elektron; ang mga kahon ay kumakatawan sa mga orbit, at ang mga itim na arrow ay kumakatawan sa mga elektron.

Ang una at pangatlong serye ay tumutugma sa tamang mga paraan upang ayusin ang mga electron, habang ang pangalawa at ikaapat na serye ay nagpapahiwatig kung paano hindi mailalagay ang mga electron sa mga orbit.

Orden ng pagpuno ng orbital ayon sa panuntunan ni Hund

Bagaman walang banggitin ang iba pang dalawang mga patakaran sa Hund, na wastong isinasagawa ang pagkakasunud-sunod ng pagpuno ay tahasang inilalapat ang tatlong mga patakaran na ito nang sabay.

Ano ang pangkaraniwan ng una at ikatlong serye ng mga orbit sa imahe? Bakit tama ang mga ito? Para sa mga nagsisimula, ang bawat orbital ay maaari lamang "bahay" ng dalawang elektron, na ang dahilan kung bakit kumpleto ang unang kahon. Ang pagpuno ay dapat na magpatuloy sa tatlong mga kahon o orbital sa kanan.

Spin mating

Ang bawat kahon ng unang serye ay may isang arrow na tumuturo paitaas, na sumisimbolo sa tatlong mga electron na may spins sa parehong direksyon. Kapag nagturo, nangangahulugan ito na ang kanilang mga spins ay may halaga ng +1/2, at kung itinuturo nila, ang kanilang mga spins ay magkakaroon ng mga halaga ng -1/2.

Tandaan na ang tatlong elektron ay sumasakop ng iba't ibang mga orbit, ngunit may mga hindi bayad na spins.

Sa ikatlong serye, ang ikaanim na elektron ay matatagpuan na may isang pag-ikot sa kabaligtaran ng direksyon, -1/2. Hindi ito ang kaso para sa ika-apat na serye, kung saan ang elektron na ito ay pumapasok sa orbital na may isang gulong na +1/2.

At kung gayon, ang dalawang elektron, tulad ng mga unang orbital, ay ipapares ang kanilang spins (ang isa ay may spin +1/2 at ang isa ay may spin -1/2).

Ang ika-apat na serye ng mga kahon o orbitals ay lumalabag sa prinsipyo ng pagbubukod sa Pauli, na nagsasaad na walang elektron ang maaaring magkaroon ng parehong apat na numero ng kabuuan. Ang patakaran ni Hund at ang prinsipyo ng pagbubukod ni Pauli ay palaging magkasama.

Samakatuwid, ang mga arrow ay dapat ilagay sa paraang hindi sila bayad hanggang sakupin nila ang lahat ng mga kahon; at kaagad pagkatapos, nakumpleto na nila ang mga arrow na tumuturo sa kabilang direksyon.

Parallel at antiparallel spins

Hindi sapat na ang mga electron ay nakapagpares sa kanilang spins: dapat din silang kahanay. Ito sa representasyon ng mga kahon at arrow ay ginagarantiyahan sa pamamagitan ng paglalagay ng huli sa kanilang mga dulo na kahanay sa bawat isa.

Ang ikalawang serye ay nagtatanghal ng error na ang electron sa ikatlong kahon ay nakakatugon sa pag-ikot nito sa isang antiparallel na kahulugan na may paggalang sa iba.

Sa gayon, maaari itong mai-summarize na ang estado ng lupa ng isang atom ay isa na sumusunod sa mga patakaran ni Hund, at samakatuwid ay may pinaka matatag na istraktura ng elektronik.

Ang teoretikal at pang-eksperimentong batayan ay nagsasabi na kapag ang isang atom ay may mga elektron na may mas malaking bilang ng mga hindi bayad at kahanay na spins, ito ay nagpapatatag bilang isang pagtaas sa mga pakikipag-ugnayan ng electrostatic sa pagitan ng nucleus at mga electron; pagtaas na dahil sa pagbaba ng epekto ng kalasag.

Pagkararami

Ang salitang 'multiplikasyon' ay binanggit sa simula, ngunit ano ang ibig sabihin sa konteksto na ito? Ang unang panuntunan ni Hund ay nagtatatag na ang pinaka-matatag na estado ng lupa para sa isang atom ay ang nagtatanghal ng isang mas malaking bilang ng pagdami ng pag-ikot; sa madaling salita, ang isa na nagtatanghal ng mga orbital nito na may pinakamataas na bilang ng mga hindi bayad na mga elektron.

Ang pormula upang makalkula ang pagdami ng pag-ikot ay

2S + 1

Kung saan ang S ay katumbas ng bilang ng mga hindi bayad na mga electron na pinarami ng 1/2. Sa gayon, ang pagkakaroon ng maraming mga elektronikong istruktura na may parehong bilang ng mga electron, ang 2S + 1 ay maaaring tinantya para sa bawat isa at ang isa na may pinakamataas na halaga ng pagdami ay ang pinaka matatag.

Maaari mong kalkulahin ang pagdami ng pag-ikot para sa unang serye ng mga orbit na may tatlong elektron na may kanilang mga spins na walang kaparis at kahanay:

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

At ang pagdami ay

2 (3/2) + 1 = 4

Ito ang unang panuntunan ni Hund. Ang pinaka-matatag na pagsasaayos ay dapat ding matugunan ang iba pang mga parameter, ngunit para sa mga layunin ng pag-unawa sa kemikal hindi sila ganap na kinakailangan.

Pagsasanay

Ang fluorine

Tanging ang valence shell ay isinasaalang-alang, dahil ipinapalagay na ang panloob na shell ay napuno na ng mga electron. Ang pagsasaayos ng elektron ng fluorine samakatuwid ay 2s ² 2p ⁵ .

Ang orbital ng 2s ay dapat punan muna at pagkatapos ng tatlong p orbitals. Upang punan ang 2s orbital sa dalawang elektron, sapat na upang ilagay ang mga ito sa isang paraan na ang kanilang mga spins ay ipares.

Ang iba pang limang elektron para sa tatlong 2p orbitals ay inayos ayon sa nakalarawan sa ibaba.

Pinagmulan: Gabriel Bolívar

Ang pulang arrow ay kumakatawan sa huling elektron upang punan ang mga orbit. Tandaan na ang unang tatlong mga electron na pumapasok sa 2p orbitals ay inilalagay nang walang bayad at kasama ang kanilang mga spins.

Pagkatapos, mula sa ikaapat na elektron, nagsisimula itong ipares ang spin -1/2 kasama ang iba pang elektron. Ang ikalima at huling elektron ay nalalampasan sa parehong paraan.

Titanium

Ang pagsasaayos ng elektron ng titanium ay 3d ² 4s ² . Dahil mayroong limang d orbitals, iminungkahi na magsimula sa kaliwang bahagi:

Pinagmulan: Gabriel Bolívar

Sa pagkakataong ito ay ipinakita ang pagpuno ng 4s orbital. Tulad ng mayroon lamang dalawang mga electron sa 3d orbitals, halos walang problema o pagkalito kapag inilalagay ang mga ito sa kanilang walang bayad at kahanay na spins (asul na mga arrow).

Bakal

Ang isa pang halimbawa, at sa wakas, ay bakal, isang metal na may higit na mga electron sa d orbitals kaysa sa titan. Ang pagsasaayos ng elektron ay 3d ⁶ 4s ² .

Kung hindi ito para sa patakaran ni Hund at ang prinsipyo ng pagbubukod ng Pauli, hindi namin alam kung paano ayusin ang naturang anim na electron sa kanilang limang d orbitals.

Pinagmulan: Gabriel Bolívar

Bagaman madali ito, kung wala ang mga panuntunang ito maraming mga maling posibilidad ang maaaring lumabas tungkol sa pagkakasunud-sunod ng pagpuno ng mga orbit.

Salamat sa mga ito, ang pagsulong ng gintong arrow ay lohikal at walang pagbabago ang tono, na kung saan ay hindi hihigit sa huling elektron na inilalagay sa mga orbit.

Mga Sanggunian

1. Serway & Jewett. (2009). Pisika: para sa agham at engineering na may Modern Physics. Dami 2. (Ika-pitong edisyon). Pag-aaral ng Cengage.
2. Glasstone. (1970). Teksto ng pisikal na kimika. Sa Chemical kinetics. Ikalawang edisyon. D. Van Nostrand, Company, Inc.
3. Méndez A. (Marso 21, 2012). Panuntunan ni Hund. Nabawi mula sa: quimica.laguia2000.com
4. Wikipedia. (2018). Ang patakaran ng Hund ng maximum na pagdami. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
5. Chemistry LibreTexts. (August 23, 2017). Mga Panuntunan ng Hund. Nabawi mula sa: chem.libretexts.org
6. Nave R. (2016). Mga Panuntunan ng Hund. Nabawi mula sa: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu