Tärkein ero - Aufbaun periaate vs Hundin sääntö

Atomirakenteen kehitys alkoi Daltonin modernilla atomiteorialla. Siinä todettiin, että kaikki aine koostuu atomeista, eikä atomeja voida jakaa edelleen pienempiin hiukkasiin. Kuitenkin myöhemmin havaittiin, että atomi voidaan jakaa edelleen aliatomisiin hiukkasiin sen jälkeen, kun J.J. Thompson, Rutherfordin löytämä ydin ja Niels Bohrin elektroniradit. Tällä hetkellä hyväksytty atomirakenne sisältää yksityiskohtia elektronikuorista, alikuorista ja orbitaaleista. Tapa, jolla elektronit täyttyvät näihin kuoriin ja orbitaaleihin, voidaan kuvata Aufbaun periaatteen ja Hundin säännön avulla. Suurin ero Aufbaun periaatteen ja Hundin säännön välillä on se Aufbau -periaate osoittaa järjestyksen, jossa alikuoret täytetään elektroneilla, kun taas Hundin sääntö osoittaa järjestyksen, jossa alikuorien orbitaalit täytetään elektroneina.

Keskeiset alueet

1. Mikä on Aufbaun periaate - Teoria, selitys esimerkeillä 2. Mikä on Hundin sääntö - Teoria, selitys esimerkeillä 3. Mitkä ovat Aufbaun periaatteen ja Hundin säännön väliset yhtäläisyydet? - Yleiskatsaus 4. Mikä on ero Aufbaun periaatteen ja Hundin säännön välillä? - Keskeisten erojen vertailu

Keskeiset termit: Atom, Aufbaun periaate, elektroni, Hundin sääntö, Orbitaali

Mikä on Aufbaun periaate

Aufbaun periaatteen mukaan elektronien täyttämisjärjestys atomin alikuoriin tapahtuu alimmasta energiatasosta korkeimpaan energiatasoon. Toisin sanoen, kun elektronit täytetään atomin kiertoradalle, elektronit täyttävät aluksi alimman energiatason orbitaalit ennen korkeiden energiatasojen täyttämistä.

Yleensä energia kasvaa luokkaa 1 <2 <3 <4 kuortasolla ja s <p <d <f kiertoradalla. Esimerkiksi a, s, p, d tai f kiertoradalla 2^toinen kuoren energian tulisi aina olla pienempi kuin 3: n^rd kuori. Mutta Aufbaun periaatteen mukaan joskus elektronit täytetään näille orbitaaleille poikkeuksia lukuun ottamatta. Esimerkiksi 4s -kiertoradalla on vähän energiaa kuin 3d -kiertoradalla, vaikka alikuori 3 on ennen alikuoroa 4. Tässä järjestys elektronien täyttämiseksi kiertoradalle on erilainen kuin odotettu järjestys.

Odotettu tilaus

1s <2s <3s <3p <3d <4s <4p <4d <5s…

Todellinen järjestys

1s <2s <3s <3p < 4s <3d <4p < 5s <4d…

On kuitenkin vaikea muistaa kunkin kiertoradan energiatasoja yksitellen. Siksi voimme käyttää seuraavaa kaaviota määrittääksesi energiatasot helposti.

Kuva 1: Orbitaalien energiatasojen järjestys

Yllä oleva kuva esittää kaavion energiatasojen määrittämiseksi. Täällä voimme saada orbitaalien järjestyksen seuraamalla nuolten polkua. Aloita jokaisen nuolenpään jälkeen seuraavalla nuolella. Tällä tavalla on helppo saada energiatasot.

Mikä on Hundin sääntö

Hundin sääntö selittää järjestyksen, jossa elektronit täyttyvät alikuorien kiertoradalle. Alakuoret koostuvat orbitaaleista. Yhdessä alikuorissa olevien orbitaalien määrä vaihtelee alikuorista toiseen. Esimerkiksi s-alikuorilla on vain yksi s-orbitaali, p-alikuorilla on 3 p-orbitaalia ja d-alikuori koostuu 5 d-orbitaalista. Siksi näiden orbitaalien täyttämisellä elektroneilla pitäisi olla järjestys. Muuten näistä atomeista tulee epävakaita.

Yhdelle kiertoradalle mahtuu enintään 2 elektronia. Hundin säännön mukaan kaikki saman alikuoren kiertoradat ovat ensin elektronien miehittämiä ennen kuin ne muodostavat pariliitoksen. Tämä tarkoittaa, että elektronit täytetään ensin parittomina elektroneina ja kytketään sitten. Siksi, kun osoitetaan elektroneja orbitaaleille, tätä sääntöä noudatetaan. Tämä johtuu siitä, että jos samassa alikuorissa on orbitaaleja, joissa on elektronipareja ja tyhjiä orbitaaleja, se on epävakaa kokoonpano, koska elektronit ovat negatiivisesti varautuneita ja hylkivät toisiaan, kun ne ovat samalla kiertoradalla. Siksi elektroneilla on taipumus järjestyä siten, että elektronien välinen karkottaminen minimoidaan.

Kuva 2: Orbitaalien miehittämät elektronit

Lisäksi tämä sääntö selittää, että elektronit täytetään kiertoradalle siten, että ne vastaavat niiden "spin". Toisin sanoen saman alikuoren yksittäisesti varattujen orbitaalien elektronit pyörivät samalla tavalla. Kun nämä elektronit on liitetty pariksi, kahdella elektronilla on vastakkaiset spinit minimoidakseen niiden välinen karkotus. Toinen elektroniparin elektroni "nousee ylös", kun taas toinen "spin-down".

Kuva 3: Elektronien spin kiertoradalla

Jos kiertorata on yksin varattu, kyseinen elektroni voi olla joko "spin-up" tai "spin-down". Kuitenkin, kun kyseinen elektroni on paritettu, toisella elektronilla pitäisi olla päinvastainen spin kuin tällä elektronilla. Tällä tavoin torjunta minimoidaan.

Aufbaun periaatteen ja Hundin säännön yhtäläisyydet

Ero Aufbaun periaatteen ja Hundin säännön välillä

Määritelmä

Aufbaun periaate: Aufbaun periaate selittää järjestyksen, jossa atomin alikuoret täytetään elektroneilla.

Hundin sääntö: Hundin sääntö selittää järjestyksen, jossa alikuorien orbitaalit täytetään elektroneina.

Teoria

Aufbaun periaate: Aufbaun periaatteen mukaan alikuoret täytetään alimmasta energiatasosta korkeimpaan energiatasoon.

Hundin sääntö: Hundin säännön mukaan orbitaalit ovat ensin yksittäin elektronien miehittämiä, sitten ne yhdistetään niiden kierrosten mukaan.

Energiatasot

Aufbaun periaate: Aufbaun periaate kuvaa tapaa, jolla elektronit täyttävät alikuoret.

Hundin sääntö: Hundin sääntö kuvaa tapaa, jolla elektronit täyttävät alikuorien orbitaalit.

Karkotukset

Aufbaun periaate: Aufbaun periaate ei kuvaa elektronien välisen repulsion minimointia.

Hundin sääntö: Hundin sääntö osoittaa, kuinka elektronit täytetään tavalla, joka minimoi elektronien väliset hylkimiset.

Johtopäätös

Sekä Aufbaun periaate että Hundin sääntö ovat erittäin tärkeitä tietyn atomin atomirakenteen kehittämisessä. Jos elektronien lukumäärä tiedetään tietylle atomille, voimme edellä kuvattujen teorioiden avulla määrittää kuvion, jonka mukaan nämä elektronit on järjestetty kyseiseen atomiin. Suurin ero Aufbau -periaatteen ja Hundin säännön välillä on se, että Aufbau -periaate osoittaa järjestyksen, jossa alikuoret täytetään elektroneilla, kun taas Hundin sääntö osoittaa tavan, jolla elektronit täyttävät alikuorien kiertoradat.

Viitteet:

1. ”Aufbaun periaate.” Wikipedia. Wikimedia Foundation, 21. heinäkuuta 2017. Web. Saatavana täältä. 2. elokuuta 2017. 2. ”Hundsin säännöt.” Kemia LibreTexts. Libretexts, 21. heinäkuuta 2016. Web. Saatavana täältä. 2. elokuuta 2017.

Kuva:

1. ”Klechkovskin sääntö” Bono ~ commonswiki olettaa (perustuu tekijänoikeusvaatimuksiin) (CC BY-SA 3.0) Commons Wikimedia2: n kautta. ”Orbitaalikaavio typpi-Hundin sääntö”, CK-12 Foundation (raster), Adrignola (vektori)-Tiedosto: High School Chemistry.pdf, sivu 325 (Domínio público) Commons Wikimedia3: n kautta. ”Hundin sääntö”, kirjoittanut CK-12 Foundation (rasteri), Adrignola (vektori)-Tiedosto: High School Chemistry.pdf, sivu 323, (Public Domain) Commons Wikimedian kautta