Разница между принципом исключения Паули и правилом Хунда

2024 Автор: Mildred Bawerman | [email protected]. Последнее изменение: 2023-12-16 08:42

Принцип исключения Паули против правила Хунда

После обнаружения атомной структуры появилось так много моделей, описывающих, как электроны находятся в атоме. Шредингеру пришла в голову идея иметь в атоме «орбитали». Принцип исключения Паули и правило Хунда также предложены для описания орбиталей и электронов в атомах.

Принцип исключения Паули

Принцип исключения Паули гласит, что никакие два электрона в одном атоме не могут иметь все четыре квантовых числа одинаково. Орбитали атома описываются тремя квантовыми числами. Это главное квантовое число (n), угловой момент / азимутальное квантовое число (l) и магнитное квантовое число (m _l). Отсюда главное квантовое число определяет оболочку. Может принимать любое целочисленное значение. Это похоже на период соответствующего атома в периодической таблице. Квантовое число углового момента может принимать значения от 0,1,2,3 до n-1. Количество подоболочек зависит от этого квантового числа. А l определяет форму орбиты. Например, если l = o, то орбиталь s, а для p-орбитали l = 1, для d-орбитали l = 2 и для f-орбитали l = 3. Магнитное квантовое число определяет количество орбиталей эквивалентной энергии. Другими словами, мы называем эти вырожденные орбитали. m _l может принимать значения от –l до + l. Помимо этих трех квантовых чисел существует еще одно квантовое число, которое определяет электроны. Это известно как квантовое число спина электронов (m _s) и имеет значения +1/2 и -1/2. Итак, чтобы указать состояние электрона в атоме, нам нужно указать все четыре квантовых числа. Электроны находятся на атомных орбиталях, и только два электрона могут жить на орбитали. Кроме того, эти два электрона имеют противоположные спины. Следовательно, то, что сказано в Принципе исключения Паули, верно. Например, мы берем два электрона на уровне 3p. Главное квантовое число для обоих электронов равно 3. l равно 1, поскольку электроны находятся на орбитали. m _l равно -1,0 и +1. Следовательно, существует 3 p вырожденных орбиталей. Все эти значения одинаковы для обоих рассматриваемых электронов. Но поскольку два электрона находятся на одной орбитали, у них противоположные спины. Следовательно, квантовое число спина другое (у одного +1/2, у другого -1/2).

Правило Хунда

Правило Хунда можно описать следующим образом.

«Наиболее стабильным расположением электронов на подоболочках (вырожденных орбиталях) является то, в котором наибольшее количество параллельных спинов. У них максимальная кратность.”

В соответствии с этим каждая подоболочка заполнится электроном с параллельным спином, прежде чем она будет дважды заполнена другим электроном. Из-за такой схемы заполнения электроны менее защищены от ядра; таким образом, они обладают наибольшим электронно-ядерным взаимодействием.

В чем разница между принципом исключения Паули и правилом Хунда?

• Принцип исключения Паули касается квантовых чисел атома. Правило Хунда касается того, как электроны заполняются до орбиталей атома.

• Принцип исключения Паули говорит о наличии только двух электронов на орбитали. И правило Хунда гласит, что только после заполнения одним электроном каждой орбитали произойдет спаривание электронов.

• Принцип исключения Паули описывает, как электроны на одних и тех же орбиталях имеют противоположные спины. Это может быть использовано для объяснения правила Хунда.