Jump to content

Правило максимальной кратности Хунда

(Перенаправлено из правила Хунда )

Правило максимальной множественности Хунда — это правило, основанное на наблюдении атомных спектров , которое используется для предсказания основного состояния атома открытыми или молекулы с одной или несколькими электронными оболочками . Правило гласит, что для данной электронной конфигурации самым низким энергетическим термином является член с наибольшим значением спиновой множественности . [ 1 ] Это означает, что если две или более орбитали одинаковой энергии доступны , электроны займут их по одному, прежде чем заполнить их парами . Правило, открытое Фридрихом Хундом в 1925 году, имеет важное применение в атомной химии , спектроскопии и квантовой химии и часто сокращается до правила Хунда , игнорируя два других правила Хунда .

Кратность . состояния определяется как 2S + 1, где S — полный электронный спин [ 2 ] Таким образом, состояние с высокой множественностью — это то же самое, что и состояние с высоким спином. Состояние с самой низкой энергией и максимальной множественностью обычно имеет неспаренные электроны с параллельным спином. Поскольку спин каждого электрона равен 1/2, общий спин равен половине числа неспаренных электронов, а множественность равна числу неспаренных электронов + 1. Например, основное состояние атома азота имеет три неспаренных электрона, расположенных параллельно. спин, так что общий спин равен 3/2, а кратность равна 4.

Меньшая энергия и повышенная стабильность атома возникают из-за того, что высокоспиновое состояние имеет неспаренные электроны с параллельным спином, которые согласно принципу Паули должны находиться на разных пространственных орбиталях . Раннее, но неверное объяснение более низкой энергии состояний с высокой множественностью заключалось в том, что различные занятые пространственные орбитали создают большее среднее расстояние между электронами, уменьшая энергию межэлектронного отталкивания. [ 3 ] Однако квантово-механические расчеты с точными волновыми функциями, начиная с 1970-х годов, показали, что реальной физической причиной повышенной стабильности является уменьшение экранирования электронно -ядерных притяжений, благодаря чему неспаренные электроны могут приблизиться к ядру более близко, а электрон -увеличивается ядерное притяжение. [ 3 ]

В результате правила Хунда накладываются ограничения на способ заполнения атомных орбиталей в основном состоянии с использованием принципа Ауфбау . Прежде чем любые два электрона займут орбиталь в подоболочке, каждая из других орбиталей в той же подоболочке должна сначала содержать по одному электрону. Кроме того, электроны, заполняющие подоболочку, будут иметь параллельный спин до того, как оболочка начнет заполняться электронами с противоположным спином (после того, как первая орбиталь получит второй электрон). В результате при заполнении атомных орбиталей обеспечивается максимальное количество неспаренных электронов (и, следовательно, максимальное общее спиновое состояние).

Валентные орбитали атома кислорода (боковые стороны диаграммы) и молекулы дикислорода (середина) в основном состоянии. И в атоме, и в молекуле спины электронов на однозанятых орбиталях параллельны.

Например, в атоме кислорода 2p 4 подоболочка размещает свои электроны как [↑↓] [↑] [↑], а не [↑↓] [↑] [↓] или [↑↓] [↑↓][ ]. Атом марганца (Mn) имеет 3d 5 электронная конфигурация с пятью неспаренными электронами с параллельным спином, что соответствует 6 Основное состояние S. [ 4 ] Верхний индекс 6 — это значение множественности , соответствующее пяти неспаренным электронам с параллельным спином в соответствии с правилом Хунда.

Атом может иметь основное состояние с двумя близкими по энергии неполностью заполненными подоболочками. Самый легкий пример — атом хрома (Cr) с 3d 5 Электронная конфигурация 4s. Здесь имеется шесть неспаренных электронов с параллельным спином для 7 Основное состояние S. [ 5 ]

Молекулы

[ редактировать ]

Хотя большинство стабильных молекул имеют закрытые электронные оболочки, некоторые из них имеют неспаренные электроны, к которым применимо правило Хунда. Наиболее важным примером является молекула дикислорода O 2 , которая имеет две вырожденные пи -разрыхляющие молекулярные орбитали (π*), занятые только двумя электронами. В соответствии с правилом Хунда основное состояние представляет собой триплетный кислород с двумя неспаренными электронами на одиночно занятых орбиталях. Состояние синглетного кислорода с одним дважды занятым и одним пустым π* представляет собой возбужденное состояние с другими химическими свойствами и большей реакционной способностью, чем основное состояние.

Исключение

[ редактировать ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Т. Энгель и П. Рид, Физическая химия (Пирсон Бенджамин-Каммингс, 2006) ISBN   080533842X , стр. 477–479.
  2. ^ Энгель и Рид стр.473
  3. ^ Jump up to: а б Левин, Индиана (2013). Квантовая химия (7-е изд.). Пирсон. стр. 310–311. ISBN  978-0321803450 .
  4. ^ База данных атомного спектра NIST. Чтобы прочитать уровни атомов марганца, введите «Mn I» в поле «Спектр» и нажмите «Получить данные».
  5. ^ База данных атомных спектров NIST. Чтобы прочитать уровни атомов хрома, введите «Cr I» в поле «Спектр» и нажмите «Получить данные».
  6. ^ Слипченко Л.; Мюнш, Т.; Вентхолд, П.; Крылов, А. (2004). «5-Дегидро-1,3-хинодиметан: углеводород с основным дублетным состоянием с открытой оболочкой». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 43 (6): 742–745. дои : 10.1002/anie.200352990 . ПМИД   14755709 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 6292628b447b0c07899c20ce37dfa4dc__1708280100
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/62/dc/6292628b447b0c07899c20ce37dfa4dc.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Hund's rule of maximum multiplicity - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)