Принцип за изключване на Паули срещу правило на Хунд
След намирането на атомната структура имаше толкова много модели, които да опишат как електроните се намират в атома. Шрьодингер излезе с идеята да има „орбитали“в атом. Принципът за изключване на Паули и правилото на Хунд също са представени, за да опишат орбиталите и електроните в атомите.
Принцип на изключване на Паули
Принципът за изключване на Паули казва, че няма два електрона в един атом, които да имат всичките четири квантови числа еднакви. Орбиталите на атома се описват с три квантови числа. Това са основно квантово число (n), ъглов момент / азимутален квантов номер (l) и магнитно квантово число (m l). От тях главното квантово число определя черупка. Може да приеме всяка цялостна стойност. Това е подобно на периода на съответния атом в периодичната таблица. Квантовото число на ъгловия момент може да има стойности от 0,1,2,3 до n-1. Броят на под-черупките зависи от това квантово число. И аз определям формата на орбиталата. Например, ако l = o, тогава орбиталата е s, а за p орбитала, l = 1, за d орбитала l = 2 и за f орбитала l = 3. Магнитното квантово число определя броя на орбиталите на еквивалентна енергия. С други думи, ние наричаме тези изродени орбитали. m l може да има стойности от –l до + l. Освен тези три квантови числа, има и друго квантово число, което определя електроните. Това е известно като квантово число на спините на електроните (m s) и има стойности +1/2 и -1/2. Така че, за да определим състоянието на електрон в атом, трябва да посочим всичките четири квантови числа. Електроните се намират в атомни орбитали и само два електрона могат да живеят в орбитала. Освен това тези два електрона имат противоположни спинове. Следователно казаното в Принципа за изключване на Паули е вярно. Например, вземаме два електрона на ниво 3р. Принципното квантово число за двата електрона е 3. l е 1, тъй като електроните се намират в ап орбитала. m l е -1,0 и +1. Следователно има 3 p дегенерирани орбитали. Всички тези стойности са еднакви и за двата електрона, които разглеждаме. Но тъй като двата електрона се намират в една и съща орбитала, те имат противоположни спинове. Следователно квантовото число на спина е различно (едното има +1/2, а другото има -1/2).
Хунд правило
Правилото на Hund може да бъде описано по следния начин.
„Най-стабилното подреждане на електроните в подовите черупки (дегенерирани орбитали) е това с най-голям брой паралелни спинове. Те имат максимална множественост.”
Съгласно това, всяка под-черупка ще се запълни с електрон в паралелен спин, преди да се напълни двойно с друг електрон. Поради този модел на запълване, електроните са по-малко защитени от ядрото; по този начин те имат най-високо електронно-ядрено взаимодействие.
Каква е разликата между принципа за изключване на Паули и правилото на Хунд?
• Принципът за изключване на Паули се отнася до квантовите числа на атома. Правилото на Хунд е за това как електроните се пълнят до орбиталите на атома.
• Принципът за изключване на Паули казва, че има само два електрона на орбитала. И правилото на Хунд казва, че само след запълване на един електрон на всяка орбитала ще се случи сдвояване на електроните.
• Принципът за изключване на Паули описва как електроните в едни и същи орбитали имат противоположни спинове. Това може да се използва, за да се обясни правилото на Хунд.
