Zasada wykluczenia Pauliego a zasada Hunda
Po znalezieniu struktury atomowej było tak wiele modeli opisujących, jak elektrony znajdują się w atomie. Schrodinger wpadł na pomysł posiadania „orbitali” w atomie. Do opisu orbitali i elektronów w atomach zaproponowano również zasadę wykluczenia Pauliego i zasadę Hunda.
Zasada wykluczenia Pauliego
Zasada wykluczenia Pauliego mówi, że żadne dwa elektrony w jednym atomie nie mogą mieć takich samych czterech liczb kwantowych. Orbitale atomu opisane są trzema liczbami kwantowymi. Są to główna liczba kwantowa (n), moment pędu/azymutalna liczba kwantowa (l) oraz magnetyczna liczba kwantowa (ml). Z nich główna liczba kwantowa definiuje powłokę. Może przyjmować dowolną wartość całkowitą. Jest to podobne do okresu odpowiedniego atomu w układzie okresowym. Liczba kwantowa momentu pędu może mieć wartości od 0, 1, 2, 3 do n-1. Liczba podpowłok zależy od tej liczby kwantowej. A ja określam kształt orbitalu. Na przykład, jeśli l=o to orbital wynosi s, a dla orbitalu p l=1, dla orbitalu d l=2 i dla orbitalu f l=3. Magnetyczna liczba kwantowa określa liczbę orbitali o równoważnej energii. Innymi słowy, nazywamy te zdegenerowane orbitale. ml może mieć wartości od –l do +l. Oprócz tych trzech liczb kwantowych istnieje inna liczba kwantowa, która definiuje elektrony. Jest to znane jako spinowa liczba kwantowa elektronów (ms) i ma wartości +1/2 i -1/2. Tak więc, aby określić stan elektronu w atomie, musimy określić wszystkie cztery liczby kwantowe. Elektrony znajdują się na orbitalach atomowych, a na orbitalu mogą żyć tylko dwa elektrony. Co więcej, te dwa elektrony mają przeciwne spiny. Dlatego to, co zostało powiedziane w zasadzie wykluczenia Pauliego, jest prawdą. Na przykład bierzemy dwa elektrony na poziomie 3p. Podstawowa liczba kwantowa dla obu elektronów wynosi 3. l wynosi 1, ponieważ elektrony znajdują się na orbicie p. ml to -1, 0 i +1. Dlatego istnieją 3 p zdegenerowane orbitale. Wszystkie te wartości są takie same dla obu rozważanych elektronów. Ale ponieważ oba elektrony znajdują się na tym samym orbicie, mają przeciwne spiny. Dlatego spinowa liczba kwantowa jest inna (jeden ma +1/2, a drugi -1/2).
Zasada Hunda
Zasada Hunda może być opisana w następujący sposób.
„Najbardziej stabilny układ elektronów w podpowłokach (zdegenerowanych orbitaliach) to ten z największą liczbą spinów równoległych. Mają maksymalną liczebność.”
Zgodnie z tym, każda podpowłoka wypełni się elektronem o spinie równoległym, zanim zostanie podwójnie wypełniona innym elektronem. Z powodu tego wzoru wypełnienia elektrony są mniej osłonięte od jądra; mają więc najwyższe oddziaływania elektronowo-jądrowe.
Jaka jest różnica między zasadą wykluczenia Pauliego a zasadą Hunda?
• Zasada wykluczania Pauliego dotyczy liczb kwantowych atomu. Zasada Hunda mówi o tym, jak elektrony są wypełniane do orbitali atomu.
• Zasada wykluczenia Pauliego mówi o posiadaniu tylko dwóch elektronów na orbital. A zasada Hunda mówi, że dopiero po wypełnieniu jednego elektronu na każdy orbital nastąpi parowanie elektronów.
• Zasada wykluczenia Pauliego opisuje, w jaki sposób elektrony na tych samych orbitalach mają przeciwne spiny. Może to być użyte do wyjaśnienia zasady Hunda.
