Hund 규칙 또는 최대 다중성의 원리는 무엇입니까?



그 Hund 규칙 또는 최대 다원성의 원리 퇴화 된 궤도 전자가 어떻게 에너지를 차지해야 하는지를 실험적으로 확립한다. 이 규칙은 유일한 이름에서 알 수 있듯이 1927 년 독일의 물리학 자 프리드리히 훈트 (Friedrich Hund)에서 나왔다. 그 이후로 양자 및 분광 화학에서 매우 유용하게 사용되었다.

양자 화학에 적용되는 3 개의 Hund 규칙이 있습니다. 그러나 첫 번째 것은 원자를 전자적으로 구조화하는 방법에 대한 기본적인 이해를위한 가장 간단한 방법이다.. 

Hund의 첫 번째 규칙, 최대 다원성의 규칙은 요소의 전자 구성을 이해하는 데 필수적입니다. 더 큰 안정성의 원자 (이온 또는 분자)를 생성하기 위해 궤도상의 전자의 순서가 무엇인지를 수립한다.

예를 들어, 4 개의 일련의 전자 구성이 상단 이미지에 표시됩니다. 상자는 궤도를 나타내고, 검은 화살표는 전자를 나타낸다..

첫 번째와 세 번째 계열은 전자를 정렬하는 정확한 방법에 해당하는 반면 두 번째와 네 번째 계열은 전자가 어떻게 orbitals에 배치되지 않아야 하는지를 나타냅니다.

색인

  • 1 Hund 규칙에 따라 궤도를 채우는 순서
    • 1.1 스핀 짝짓기
    • 1.2 평행 및 반 평행 스핀
  • 2 다중성
  • 3 연습
    • 3.1 불소
    • 3.2 티타늄
    • 3.3 철
  • 4 참고

Hund 규칙에 따라 궤도를 채우는 순서

Hund의 다른 두 규칙에 대한 언급은 없지만, 채우기 순서를 올바르게 실행하면 암시 적으로이 세 규칙이 동시에 적용됩니다.

이미지에서 궤도의 첫 번째와 세 번째 시리즈는 공통점이 무엇입니까? 그들은 왜 정확합니까? 우선, 각 궤도는 두 개의 전자만을 "유지"할 수 있으므로 첫 번째 상자가 완성됩니다. 따라서 채우기는 오른쪽의 세 개의 상자 또는 오비탈로 계속되어야합니다..

스핀 페어링

첫 번째 시리즈의 각 상자에는 위쪽을 향한 화살표가 있습니다.이 화살표는 동일한 방향으로 회전하는 3 개의 전자를 상징합니다. 위를 가리키면 스핀의 값은 +1/2이고, 아래로 향하면 스핀의 값은 -1/2가됩니다..

3 개의 전자는 다른 궤도를 차지하지만, 페어링되지 않은 스핀.

세 번째 시리즈에서, 여섯 번째 전자는 반대 방향 -1/2의 스핀으로 위치합니다. 이 전자가 +/- 2의 스핀으로 궤도에 진입하는 네 번째 시리즈에서는 그렇지 않습니다..

그래서 첫 번째 궤도와 같은 두 개의 전자는 쌍으로 된 스핀들 (스핀 +1/2와 스핀 -1/2를 가진 스킬).

상자 또는 궤도의 네 번째 시리즈는 전자가 동일한 4 개의 양자 수를 가질 수 없다는 Pauli의 배타 원리를 위반합니다. 훙드의 규칙과 파울리를 배척하는 원칙은 언제나 함께합니다..

그러므로 화살표는 모든 상자를 차지할 때까지 포장을 풀지 않도록 배치해야합니다. 그런 다음 반대 방향을 가리키는 화살표로 채우기를 마칩니다..

평행 및 역 평행 스핀

전자가 쌍을 이룬다면 충분하지 않다. 그것들은 평행해야한다. 상자와 화살표의 표현은 후자와 끝을 서로 평행하게 놓음으로써 보장됩니다.

두 번째 시리즈는 세 번째 상자의 전자가 다른 전자와 반 평행 한 스핀을 만난다는 오류를 보여준다.

따라서, 원자의 근본적인 상태는 룬트의 규칙을 따르는 것이므로 가장 안정적인 전자 구조를 가지고 있음을 요약 할 수있다..

이론적 및 실험적 근거에 의하면, 원자는 더 많은 수의 비평 형 및 평행 스핀을 갖는 전자를 가질 때 핵과 전자 간의 정전기적인 상호 작용의 증가로 안정화된다. 차폐 효과의 감소로 인한 증가.

다중성

'다양성'이라는 단어는 처음에 언급되었지만이 맥락에서 무엇을 의미합니까? Hund의 첫 번째 법칙은 원자의 가장 안정된 기저 상태는 가장 큰 스핀 다중도를 갖는 것임을 명시합니다. 다른 말로하면, 짝이없는 전자의 수가 가장 큰 궤도를 나타내는 것.

스핀의 다중도를 계산하는 수식은 다음과 같습니다.

2S + 1

여기서 S는 짝을 이루지 않은 전자의 수에 1/2을 곱한 것과 같습니다. 따라서, 같은 수의 전자를 갖는 여러 전자 구조를 갖는다면, 각각에 대해 2S + 1이 추정 될 수 있고 가장 높은 다중도 값을 갖는 것이 가장 안정적 일 것이다.

스핀의 다중도는 짝을 이루지 않은 평행 한 스핀을 갖는 3 개의 전자를 갖는 제 1의 일련의 오비탈에 대해 계산 될 수있다.

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

그리고 다중성은 다음과 같습니다.

2 (3/2) + 1 = 4

이것은 훈트의 첫 번째 규칙입니다. 가장 안정한 구성은 다른 매개 변수에도 부합해야하지만 화학적 이해를 위해 반드시 필요한 것은 아닙니다.

운동

불소

단지 내부 층이 이미 전자로 채워져 있다고 가정하기 때문에 원자가 층만이 고려된다. 그러므로 불소의 전자 배열은 [He] 2s이다.22p5.

먼저 2s 궤도를 채우고 3p 궤도를 채워야합니다. 두 개의 전자로 2s 궤도를 채우려면 두 개의 궤도가 짝을 이룰 수 있도록 두 개의 전자를 배치하는 것으로 충분하다..

3 개의 2p 궤도에 대한 다른 5 개의 전자는 아래 그림과 같이 정렬됩니다

빨간색 화살표는 궤도를 채우는 마지막 전자를 나타냅니다. 2p 궤도에 진입하는 처음 3 개의 전자는 짝을 이루지 않게 배치되고 회전은 평행하다..

다음으로, 네 번째 전자에서부터, 다른 전자와 -1/2 회전을 시작합니다. 다섯 번째이자 마지막 전자는 같은 방식으로 진행됩니다..

티타늄

티타늄의 전자 구성은 [Ar] 3d24 대2. 5 개의 d 궤도가 있기 때문에 왼쪽부터 시작하는 것이 좋습니다.

이번에는 4s 궤도의 채우기가 표시되었습니다. 3d orbitals에는 전자가 두 개뿐이므로 쌍을 이루지 않은 병렬 스핀 (파란색 화살표)으로 배치 할 때 거의 문제 나 혼동이 없습니다..

철분

또 다른 예는 마지막으로 티타늄보다 궤도에 더 많은 전자를 갖는 철인 금속입니다. 그것의 전자 구성은 [Ar] 3d이다.64 대2.

Hund의 규칙과 Pauli의 배제 원칙이 아니라면, 여섯 개의 전자를 어떻게 그것의 5 개의 궤도에 처분해야하는지 알 수 없을 것입니다..

이 규칙이 없으면 쉽게 보이지만, 궤도를 채우는 순서와 관련하여 여러 가지 잘못된 가능성을 유발할 수 있습니다.

이러한 덕분에, 그것은 orbitals에 배치 된 마지막 전자보다 더 많은 황금 화살의 진보는 논리적이고 단조로 우며.

참고 문헌

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