Hlavný rozdiel - Aufbauov princíp vs Hundovo pravidlo

Vývoj atómovej štruktúry začal Daltonovou modernou atómovou teóriou. Uvádzalo sa v ňom, že všetka hmota je tvorená atómami a atómy nemožno ďalej rozdeľovať na menšie častice. Neskôr sa však zistilo, že atóm je možné ďalej rozdeliť na subatomárne častice po objavení elektrónu J.J. Thompson, objav jadra Rutherfordom a koncept elektrónových orbitálov Nielsa Bohra. Štruktúra atómu, ktorá je v súčasnej dobe akceptovaná, obsahuje podrobnosti o elektrónových obaloch, podskupinách a orbitáloch. Spôsob, akým sa elektróny plnia do týchto škrupín a orbitálov, je možné opísať pomocou Aufbauovho princípu a Hundovho pravidla. Hlavný rozdiel medzi princípom Aufbau a Hundovým pravidlom je ten Princíp Aufbau označuje poradie, v ktorom sú subshells naplnené elektrónmi, zatiaľ čo Hundovo pravidlo označuje poradie, v ktorom sú orbitaly subshell plnené elektrónmi.

Pokryté kľúčové oblasti

1. Čo je to princíp Aufbau - Teória, vysvetlenie s príkladmi 2. Čo je Hundovo pravidlo - Teória, vysvetlenie s príkladmi 3. Aké sú podobnosti medzi zásadou Aufbau a Hundovým pravidlom - Prehľad bežných funkcií 4. Aký je rozdiel medzi Aufbauovým princípom a Hundovým pravidlom - Porovnanie kľúčových rozdielov

Kľúčové pojmy: Atom, Aufbauov princíp, Electron, Hundovo pravidlo, Orbital

Čo je to princíp Aufbau

Aufbauov princíp uvádza, že poradie plnenia elektrónov do subškrupín atómu prebieha od najnižšej energetickej hladiny po najvyššiu energetickú úroveň. Inými slovami, keď sú elektróny naplnené do orbitálov atómu, elektróny najskôr naplnia orbitaly, ktoré sú na najnižšej energetickej úrovni, a potom naplnia vysoké energetické hladiny.

Energia sa spravidla zvyšuje rádovo o 1 <2 <3 <4 na úrovni škrupiny a s <p <d <f na orbitálnej úrovni. Napríklad orbitál s, p, d alebo f v 2^nd škrupina by mala mať vždy nižšiu energiu ako energia z 3^rd škrupina. Ale podľa Aufbauovho princípu sú niekedy elektróny do týchto orbitálov plnené výnimkami. Napríklad orbitál 4s má nízku energiu ako 3d orbitál, aj keď subshell 3 je pred subshell 4. Tu je poradie plnenia elektrónov do orbitálov odlišné od očakávaného poriadku.

Očakávaná objednávka

1 s <2 s <3 s <3 p <3d <4 s <4 p <4 d <5 s…

Aktuálna objednávka

1 s <2 s <3 s <3 p < 4 s <3d <4p < 5 s <4d…

Je však ťažké zapamätať si energetické hladiny každého orbitálu jeden po druhom. Preto môžeme pomocou nasledujúceho diagramu ľahko určiť energetické hladiny.

Obrázok 1: Poradie energetických úrovní orbitálov

Vyššie uvedený obrázok zobrazuje diagram na určenie úrovní energie. Tu môžeme získať poradie orbitálov sledovaním dráhy šípok. Za každou šípkou začnite ďalšou šípkou. Týmto spôsobom je ľahké získať energetické hladiny.

Čo je Hundovo pravidlo

Hundovo pravidlo vysvetľuje poradie plnenia elektrónov do orbitálov subškrupín. Subshells sú zložené z orbitálov. Počet orbitálov prítomných v jednom subshell je odlišný od jedného subshell k druhému. Napríklad subshell má iba jeden s-orbitál, subshell p má 3 p-orbitály a d subshell je zložený z 5 d-orbitálov. Preto by malo existovať poradie plnenia týchto orbitálov elektrónmi. V opačnom prípade sa tieto atómy stanú nestabilnými.

Jeden orbitál pojme maximálne 2 elektróny. Podľa Hundovho pravidla je každý orbitál v tej istej podskupine najskôr obsadený elektrónmi, než sa spárujú. To znamená, že elektróny sa najskôr naplnia ako nepárové elektróny a potom sa spoja. Preto sa pri priraďovaní elektrónov na orbitaly dodržiava toto pravidlo. Je to preto, že ak existujú orbitaly s elektrónovými pármi a prázdne orbitaly v tom istom podvrstve, je to nestabilná konfigurácia, pretože elektróny sú záporne nabité a navzájom sa odpudzujú, keď sú na rovnakom orbitáli. Elektróny majú preto tendenciu usporiadať sa takým spôsobom, kde je odpor medzi elektrónmi minimalizovaný.

Obrázok 2: Elektróny obsadzujúce orbitály

Toto pravidlo ďalej vysvetľuje, že elektróny sa plnia na orbitály takým spôsobom, aby zodpovedali ich „rotácii“. Inými slovami, elektróny v jednotlivo obsadených orbitáloch toho istého subshell majú rovnaký spin. Keď sú tieto elektróny spárované, dva elektróny majú opačné otáčky, aby sa minimalizovalo odpudzovanie medzi nimi. Jeden elektrón z elektrónového páru sa „roztočí“, zatiaľ čo druhý elektrón sa „roztočí“.

Obrázok 3: Rotácia elektrónov v orbitáloch

Ak je orbitál obsadený jednotlivo, tento elektrón môže byť buď „spin-up“ alebo „spin-down“. Keď je však tento elektrón spárovaný, druhý elektrón by mal mať opačný spin ako tento elektrón. Odpudzovanie je tak minimalizované.

Podobnosti medzi Aufbauovým princípom a Hundovým pravidlom

Rozdiel medzi Aufbauovým princípom a Hundovým pravidlom

Definícia

Aufbauov princíp: Aufbauov princíp vysvetľuje poradie, v akom sú subshells atómu naplnené elektrónmi.

Hundovo pravidlo: Hundovo pravidlo vysvetľuje poradie, v akom sú orbitaly podškrupín plnené elektrónmi.

Teória

Aufbauov princíp: Podľa Aufbauho princípu sú škrupiny plnené od najnižšej energetickej hladiny po najvyššiu energetickú úroveň.

Hundovo pravidlo: Podľa Hundovho pravidla sú orbitaly najskôr obsadené elektrónmi, potom sú spárované podľa svojich spinov.

Úrovne energie

Aufbauov princíp: Aufbauov princíp popisuje spôsob, akým elektróny vypĺňajú škrupiny.

Hundovo pravidlo: Hundovo pravidlo popisuje spôsob, akým elektróny vypĺňajú orbitály subškrupín.

Odpor

Aufbauov princíp: Aufbauov princíp nepopisuje minimalizáciu odrazov medzi elektrónmi.

Hundovo pravidlo: Hundovo pravidlo naznačuje, ako sú elektróny plnené spôsobom, ktorý minimalizuje odpudzovanie medzi elektrónmi.

Záver

Aufbauov princíp aj Hundovo pravidlo sú veľmi dôležité pri vývoji atómovej štruktúry konkrétneho atómu. Ak je počet elektrónov známy pre určitý atóm, potom pomocou vyššie uvedených teórií môžeme určiť vzor, ​​v ktorom sú tieto elektróny usporiadané v tomto atóme. Hlavný rozdiel medzi princípom Aufbau a Hundovým pravidlom je v tom, že princíp Aufbau označuje poradie, v ktorom sú subshells naplnené elektrónmi, zatiaľ čo Hundovo pravidlo označuje spôsob, akým elektróny vyplňujú orbitály v subshell.

Referencie:

1. „Aufbauov princíp.“ Wikipedia. Nadácia Wikimedia, 21. júla 2017. Web. K dispozícii tu. 2. augusta 2017. 2. „Pravidlá pre lov“. Chémia LibreTexts. Libretexts, 21. júla 2016. Web. K dispozícii tu. 2. augusta 2017.

Obrázok so súhlasom:

1. „Klechkovského pravidlo“ Autor Bono ~ commonswiki predpokladal (na základe nárokov na autorské práva) (CC BY-SA 3.0) prostredníctvom Commons Wikimedia2. Nadácia „Orbitálny diagram dusíka-Hundovo pravidlo“ Por CK-12 (raster), Adrignola (vektor)-Súbor: High School Chemistry.pdf, strana 325 (Domínio público) prostredníctvom Commons Wikimedia3. „Hundovo pravidlo“ Nadácie CK-12 (raster), Adrignola (vektor)-Súbor: High School Chemistry.pdf, strana 323, (Public Domain) via Commons Wikimedia