HUND KURALI VEYA MAKSIMUM ÇOKLUK ILKESI - KIMYA - 2025

Hund 'in maksimum çokluğu veya prensip üstünlüğü kurdu, ampirik, işgal etmek nasıl yörünge elektronları enerjiye dejenere. Bu kural, tek başına adından da anlaşılacağı gibi, 1927'de Alman fizikçi Friedrich Hund'dan geldi ve o zamandan beri kuantum ve spektroskopik kimyada büyük kullanımda oldu.

Aslında kuantum kimyasında uygulanan üç Hund kuralı vardır; ancak birincisi, bir atomun elektronik olarak nasıl yapılandırılacağına dair temel anlayış için en basit olanıdır.

Kaynak: Gabriel Bolívar

Hund'un birinci kuralı, maksimum çokluk kuralı, öğelerin elektronik konfigürasyonlarını anlamak için esastır; Daha yüksek kararlılığa sahip bir atom (iyon veya molekül) oluşturmak için orbitallerdeki elektronların sırasının ne olması gerektiğini belirler.

Örneğin, yukarıdaki görüntü dört dizi elektron konfigürasyonunu göstermektedir; kutular orbitalleri ve siyah oklar elektronları temsil eder.

Birinci ve üçüncü seriler elektronları düzenlemenin doğru yollarına karşılık gelirken, ikinci ve dördüncü seriler elektronların orbitallere nasıl yerleştirilmemesi gerektiğini gösterir.

Hund kuralına göre orbital doldurma sırası

Diğer iki Hund kuralından bahsedilmemesine rağmen, doldurma sırasını doğru bir şekilde yürütmek, bu üç kuralı aynı anda dolaylı olarak uygulamaktır.

Görüntüdeki birinci ve üçüncü yörünge serilerinin ortak noktası nedir? Neden doğrular? Başlangıç ​​olarak, her yörünge yalnızca iki elektron "barındırabilir", bu yüzden ilk kutu tamamlanmıştır. Doldurma bu nedenle sağdaki üç kutu veya orbital ile devam etmelidir.

Spin çiftleşme

İlk serinin her kutusunda, aynı yönde spinleri olan üç elektronu sembolize eden yukarıya dönük bir ok vardır. Yukarı bakarken, dönüşlerinin +1/2 değerine sahip olduğu ve aşağıyı gösterirlerse dönüşlerinin -1/2 değerine sahip olacağı anlamına gelir.

Üç elektronun farklı yörüngeleri işgal ettiğine, ancak eşleşmemiş dönüşlere sahip olduğuna dikkat edin.

Üçüncü seride, altıncı elektron ters yönde -1/2 bir dönüşle bulunur. Bu elektronun yörüngeye +1/2 dönüşle girdiği dördüncü seri için durum böyle değildir.

Ve böylece, ilk yörüngede olduğu gibi, iki elektronun dönüşleri eşleşecek (biri +1/2, diğeri -1/2).

Dördüncü kutu veya yörünge dizisi, hiçbir elektronun aynı dört kuantum sayısına sahip olamayacağını belirten Pauli dışlama ilkesini ihlal ediyor. Hund'un kuralı ve Pauli'nin dışlama ilkesi her zaman el ele gider.

Bu nedenle, oklar, tüm kutuları kaplayana kadar eşleşmeyecek şekilde yerleştirilmelidir; ve hemen ardından ters yönü gösteren oklarla tamamlanır.

Paralel ve antiparalel dönüşler

Elektronların spinlerinin eşleştirilmiş olması yeterli değildir: onlar da paralel olmalıdır. Kutuların ve okların temsilinde bu, ikincisinin uçları birbirine paralel olarak yerleştirilmesiyle garanti edilir.

İkinci seri, üçüncü kutudaki elektronun diğerlerine göre antiparalel anlamda dönüşünü karşıladığı hatasını sunar.

Böylelikle bir atomun temel halinin Hund'un kurallarına uyan ve bu nedenle en kararlı elektronik yapıya sahip olduğu özetlenebilir.

Teorik ve deneysel temel, bir atomun daha fazla sayıda eşleşmemiş ve paralel dönüşe sahip elektronlara sahip olması durumunda, çekirdek ve elektronlar arasındaki elektrostatik etkileşimlerin bir sonucu olarak stabilize olduğunu belirtir; ekranlama etkisinin azalmasından kaynaklanan artış.

Çokluk

Başlangıçta 'çokluk' kelimesinden bahsedilmişti, ama bu bağlamda bu ne anlama geliyor? Hund'un ilk kuralı, bir atom için en kararlı temel durumun, daha fazla sayıda spin çokluğu sunan durum olduğunu belirler; başka bir deyişle, yörüngelerini en yüksek sayıda eşleşmemiş elektronla sunan orbital.

Spinin çokluğunu hesaplamak için formül

2S + 1

S, 1/2 ile çarpılan eşleşmemiş elektronların sayısına eşittir. Böylece, aynı sayıda elektrona sahip birkaç elektronik yapıya sahip olan 2S + 1, her biri için tahmin edilebilir ve en yüksek çokluk değerine sahip olan, en kararlı olanı olacaktır.

Üç elektronlu ilk yörünge serisi için dönüşlerinin çokluğunu benzersiz ve paralel dönüşleri ile hesaplayabilirsiniz:

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

Ve çokluk o zaman

2 (3/2) + 1 = 4

Bu Hund'un ilk kuralıdır. En kararlı konfigürasyon aynı zamanda diğer parametreleri de karşılamalıdır, ancak kimyasal anlayış amaçları için tamamen gerekli değildir.

Egzersizler

Flor

İç kabuğun zaten elektronlarla dolu olduğu varsayıldığından, yalnızca değerlik kabuğu dikkate alınır. Flor elektron konfigürasyonu nedenle 2s ² 2p ⁵ .

Önce bir 2s orbitali ve ardından üç p orbitali doldurulmalıdır. 2s yörüngesini iki elektronla doldurmak için, onları spinleri eşleşecek şekilde yerleştirmek yeterlidir.

Üç 2p orbitali için diğer beş elektron aşağıda gösterildiği gibi düzenlenmiştir.

Kaynak: Gabriel Bolívar

Kırmızı ok, orbitalleri dolduran son elektronu temsil eder. 2p orbitallerine giren ilk üç elektronun eşleşmemiş ve dönüşleri paralel olarak yerleştirildiğine dikkat edin.

Sonra dördüncü elektrondan dönüşü -1/2 ile diğer elektronu eşleştirmeye başlar. Beşinci ve son elektron aynı şekilde ilerler.

Titanyum

Titanyumun elektron konfigürasyonu 3d ² 4s ^2'dir . Beş d orbital olduğu için sol taraftan başlanması önerilir:

Kaynak: Gabriel Bolívar

Bu sefer 4s orbitalinin dolumu gösterildi. 3d orbitallerde sadece iki elektron olduğundan, onları eşleşmemiş ve paralel dönüşleriyle (mavi oklar) yerleştirirken neredeyse hiçbir sorun veya kafa karışıklığı olmaz.

Demir

Bir başka örnek ve son olarak, d yörüngelerinde titanyumdan daha fazla elektrona sahip bir metal olan demirdir. Elektron konfigürasyonu 3d ⁶ 4s ^2'dir .

Hund kuralı ve Pauli dışlama ilkesi olmasaydı, bu altı elektronun beş d yörüngesinde nasıl düzenleneceğini bilemezdik.

Kaynak: Gabriel Bolívar

Kolay görünse de, bu kurallar olmadan orbitallerin doldurulma sırasına ilişkin birçok yanlış olasılık ortaya çıkabilir.

Bunlar sayesinde altın okun mantıklı ve monoton ilerlemesi, yörüngeye yerleştirilen son elektrondan başka bir şey değildir.

Referanslar

1. Serway ve Jewett. (2009). Fizik: Modern Fizik ile bilim ve mühendislik için. Cilt 2. (Yedinci baskı). Cengage Learning.
2. Glasstone. (1970). Fiziksel kimya ders kitabı. Kimyasal kinetikte. İkinci baskı. D. Van Nostrand, Company, Inc.
3. Méndez A. (21 Mart 2012). Hund kuralı. Quimica.laguia2000.com adresinden kurtarıldı
4. Vikipedi. (2018). Hund'un maksimum çokluk kuralı. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
5. Kimya LibreTexts. (23 Ağustos 2017). Hund Kuralları. Chem.libretexts.org adresinden kurtarıldı
6. Nave R. (2016). Hund Kuralları. Kurtarıldı: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu