HUND PERATURAN ATAU PRINSIP DARAB MAKSIMUM - KIMIA - 2026

Peraturan Hund tentang darab maksimum atau prinsip yang ditetapkan, secara empirik, bagaimana menduduki elektron orbit merosot menjadi tenaga. Peraturan ini, seperti namanya saja, berasal dari ahli fizik Jerman Friedrich Hund, pada tahun 1927, dan sejak itu ia sangat berguna dalam kimia kuantum dan spektroskopi.

Sebenarnya ada tiga peraturan Hund yang diterapkan dalam kimia kuantum; namun, yang pertama adalah yang paling mudah untuk pemahaman asas mengenai bagaimana struktur atom secara elektronik.

Sumber: Gabriel Bolívar

Peraturan pertama Hund, iaitu darab maksimum, adalah mustahak untuk memahami konfigurasi elemen elektronik; menetapkan susunan elektron dalam orbital untuk menghasilkan atom (ion atau molekul) dengan kestabilan yang lebih besar.

Sebagai contoh, gambar di atas menunjukkan empat siri konfigurasi elektron; kotak mewakili orbital, dan anak panah hitam mewakili elektron.

Siri pertama dan ketiga sesuai dengan cara yang betul untuk mengatur elektron, sementara siri kedua dan keempat menunjukkan bagaimana elektron tidak boleh diletakkan di orbit.

Perintah pengisian orbit mengikut peraturan Hund

Walaupun tidak disebutkan dua peraturan Hund yang lain, melaksanakan perintah pengisian dengan betul secara implisit menerapkan ketiga-tiga peraturan ini pada waktu yang sama.

Apa kesamaan siri orbit pertama dan ketiga dalam gambar? Mengapa mereka betul? Sebagai permulaan, setiap orbit hanya boleh "menempatkan" dua elektron, itulah sebabnya kotak pertama lengkap. Oleh itu, pengisian mesti diteruskan dengan tiga kotak atau orbital di sebelah kanan.

Putaran kawin

Setiap kotak dari siri pertama mempunyai anak panah yang menunjuk ke atas, yang melambangkan tiga elektron dengan putaran ke arah yang sama. Ketika menunjuk ke atas, itu bermakna putaran mereka mempunyai nilai +1/2, dan jika mereka menunjuk ke bawah, putaran mereka akan memiliki nilai -1/2.

Perhatikan bahawa ketiga-tiga elektron menempati orbital yang berbeza, tetapi dengan putaran yang tidak berpasangan.

Dalam siri ketiga, elektron keenam terletak dengan putaran ke arah yang bertentangan, -1/2. Ini tidak berlaku untuk siri keempat, di mana elektron ini memasuki orbit dengan putaran +1/2.

Oleh itu, kedua-dua elektron, seperti orbit pertama, berpasangan akan berpasangan (satu dengan putaran +1/2 dan satu lagi dengan putaran -1/2).

Siri kotak atau orbit keempat melanggar prinsip pengecualian Pauli, yang menyatakan bahawa tidak ada elektron yang dapat memiliki empat nombor kuantum yang sama. Peraturan Hund dan prinsip pengecualian Pauli selalu berjalan seiring.

Oleh itu, anak panah harus diposisikan sedemikian rupa sehingga tidak berpasangan sehingga memenuhi semua kotak; dan segera selepas itu, mereka dilengkapkan dengan anak panah yang menunjuk ke arah yang bertentangan.

Putaran selari dan antiparallel

Tidak cukup bahawa elektron berpasangan berpasangan: mereka juga mesti selari. Ini dalam representasi kotak dan anak panah dijamin dengan meletakkan yang terakhir dengan hujungnya selari antara satu sama lain.

Siri kedua menunjukkan ralat bahawa elektron pada kotak ketiga memenuhi putarannya dalam arti antiparallel dengan yang lain.

Oleh itu, dapat disimpulkan bahawa keadaan dasar atom adalah yang mematuhi peraturan Hund, dan oleh itu mempunyai struktur elektronik yang paling stabil.

Dasar teori dan eksperimen menyatakan bahawa apabila atom mempunyai elektron dengan bilangan putaran tidak berpasangan dan selari yang lebih besar, ia stabil sebagai hasil daripada peningkatan interaksi elektrostatik antara nukleus dan elektron; peningkatan yang disebabkan oleh penurunan kesan pelindung.

Kepelbagaian

Perkataan 'multiplicity' disebut pada awalnya, tetapi apa maksudnya dalam konteks ini? Peraturan pertama Hund menetapkan bahawa keadaan tanah yang paling stabil untuk atom adalah keadaan yang menunjukkan bilangan darab putaran yang lebih banyak; dengan kata lain, yang memaparkan orbitnya dengan bilangan elektron tidak berpasangan tertinggi.

Formula untuk mengira darab putaran adalah

2S + 1

Di mana S sama dengan bilangan elektron yang tidak berpasangan dikalikan dengan 1/2. Oleh itu, mempunyai beberapa struktur elektronik dengan bilangan elektron yang sama, 2S + 1 dapat dianggarkan untuk setiap satu dan satu dengan nilai darab tertinggi akan menjadi yang paling stabil.

Anda boleh mengira darab putaran untuk siri orbital pertama dengan tiga elektron dengan putarannya tiada tandingan dan selari:

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

Dan kebalikannya adalah

2 (3/2) + 1 = 4

Ini adalah peraturan pertama Hund. Konfigurasi yang paling stabil juga mesti memenuhi parameter lain, tetapi untuk tujuan pemahaman kimia, semuanya tidak diperlukan sepenuhnya.

Latihan

Fluorin

Hanya shell valensi yang dipertimbangkan, kerana diasumsikan bahawa cangkang dalam sudah diisi dengan elektron. Oleh itu, konfigurasi elektron fluorin adalah 2s ² 2p ⁵ .

Orbital 2s mesti diisi terlebih dahulu dan kemudian tiga orbital p. Untuk mengisi orbit 2s dengan dua elektron, cukup untuk meletakkannya sedemikian rupa sehingga putaran mereka berpasangan.

Lima elektron yang lain untuk ketiga orbital 2p disusun seperti yang digambarkan di bawah.

Sumber: Gabriel Bolívar

Anak panah merah mewakili elektron terakhir untuk mengisi orbit. Perhatikan bahawa tiga elektron pertama yang memasuki orbital 2p diletakkan tidak berpasangan dan berputar selari.

Kemudian, dari elektron keempat, ia mula memasangkan putaran -1/2 dengan elektron yang lain. Elektron kelima dan terakhir bergerak dengan cara yang sama.

Titanium

Konfigurasi elektron titanium adalah 3d ² 4s ² . Oleh kerana terdapat orbit lima d, disarankan untuk memulakan di sebelah kiri:

Sumber: Gabriel Bolívar

Kali ini pengisian orbit 4s ditunjukkan. Oleh kerana hanya terdapat dua elektron di orbital 3d, hampir tidak ada masalah atau kekeliruan ketika meletakkannya dengan putarannya yang tidak selari dan tidak berpasangan (anak panah biru).

Besi

Contoh lain, dan akhirnya, adalah besi, logam yang mempunyai lebih banyak elektron di orbitnya daripada titanium. Konfigurasi elektronnya adalah 3d ⁶ 4s ² .

Sekiranya bukan kerana peraturan Hund dan prinsip pengecualian Pauli, kita tidak akan tahu bagaimana mengatur enam elektron sedemikian di orbit lima d mereka.

Sumber: Gabriel Bolívar

Walaupun kelihatannya mudah, tanpa peraturan ini banyak kemungkinan salah muncul mengenai susunan pengisian orbit.

Berkat ini, kemajuan anak panah emas adalah logik dan monoton, yang tidak lebih daripada elektron terakhir yang diletakkan di orbit.

Rujukan

1. Serway & Jewett. (2009). Fizik: untuk sains dan kejuruteraan dengan Fizik Moden. Jilid 2. (Edisi ketujuh). Pembelajaran Cengage.
2. Batu Permata. (1970). Buku teks kimia fizikal. Dalam kinetik Kimia. Edisi kedua. D. Van Nostrand, Syarikat, Inc.
3. Méndez A. (21 Mac 2012). Peraturan Hund. Dipulihkan dari: quimica.laguia2000.com
4. Wikipedia. (2018). Peraturan Hund darab maksimum. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
5. LibreTexts Kimia. (23 Ogos 2017). Peraturan Hund. Dipulihkan dari: chem.libretexts.org
6. Nave R. (2016). Peraturan Hund. Dipulihkan dari: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu