Reguła Hunda - Polski Serwis Naukowy

Reguła Hunda - reguła mówiąca, że w atomie, w celu uzyskania najbardziej korzystnego energetycznie zapełnienia orbitali atomowych, powinno być jak najwięcej elektronów niesparowanych. Elektrony ulegają sparowaniu po pojedynczym zapełnieniu wszystkich form przestrzennych danych orbitali danej powłoki elektronowej.

Wydawnictwo Naukowe PWN SA – polskie wydawnictwo z siedzibą w Warszawie, założone w 1951, w obecnej formie prawnej działające od 1997. Jednostka dominująca grupy kapitałowej, w skład której wchodzi kilkanaście przedsiębiorstw, głównie wydawnictw.

Promocja elektronowa (promocja) – nieregularność w konfiguracji elektronowej występująca, m.in. w chromie, molibdenie, srebrze i miedzi, spowodowana tym, że okazuje się być wygodniejsza energetycznie. Np. w przypadku chromu korzystniejsze energetycznie jest wypełnienie elektronami orbitali 3d, kosztem elektronu 4s. Orbitale d zyskują wtedy maksymalną liczbę elektronów niesparowanych i dużą symetrię przestrzenną. Zjawisko to pojawia się wtedy, gdy różnica energii między wypełnianymi poziomami jest niewielka, a zyski energetyczne wynikające na przykład z większej symetrii orbitali są duże.

Kolejność wypełniania podpowłok - reguły Hunda:

Zapełnione powłoki nie wnoszą wkładu do L (całkowity orbitalny moment pędu) i S (całkowity spinowy moment magnetyczny).
W stanie podstawowym elektrony o tej samej wartości l są rozmieszczane tak, żeby wypadkowy spin S był maksymalny. Stany o wyższej multipletowości mają więc niższe energie.
Po osiągnięciu maksymalnej wartości S elektrony są rozmieszczane pomiędzy stany o ml w taki sposób, żeby zmaksymalizować mL= Σml Dla danej 2S+1, stany o niższej energii mają większe L.
Po uwzględnieniu energii LS najniższe energie mają:
Termy o najmniejszych wartościach J dla podpowłok zapełnionych mniej niż w połowie,
Termy o największych wartościach J dla podpowłok zapełnionych więcej niż w połowie (zmienia się znak pola magnetycznego działającego na elektron).

Kolejność wypełniania orbitali

Kolejność zapełniania orbitali elektronowych jest następująca: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5 f → 6 d → 7 p

Kolejność ta wynika z następujących postulatów:

W kolejnych atomach orbitale elektronowe zapełniane są w kolejności zgodnej z sumą liczb kwantowych n + l.
W przypadku identycznej sumy n + l, zapełnianie zgodne jest z rosnącą n.

Powyższa reguła znana jest jako reguła Madelunga (opisana przez E. Madelunga (1881–1972) w 1936) lub reguła Kleczkowskiego (opisana przez W.M. Kleczkowskiego (1900–1972) w 1952). Kleczkowski jako pierwszy (w 1962) podał podstawy teoretyczne pierwszej części reguły, natomiast podstawy teoretyczne dla drugiej części sformułował w 1979 roku D. Pan Wong. Mnemotechnicznie można to zapamiętać jako czytanie "ukosem" poniższej macierzy trójkątnej:

Kolejność zapełniania orbitali elektronowych

Powyższa regularność jest zaburzona w niektórych przypadkach w wyniku promocji elektronowej.

Przypisy

↑ D. Pan Wong. Theoretical justification of Madelung's rule. „J. Chem. Ed.”. 56 (11), s. 714–718, 1979. doi:10.1021/ed056p714.
↑ Włodzimierz Trzebiatowski: Chemia nieorganiczna. Wyd. VIII. Warszawa: PWN, 1978, s. 60-61.
W.M. Kleczkowski. O posledovatelnosti v zapolnenii elektronnykh urovnei atomov. „Zhurnal Eksperimentalnoi i Teoreticheskoi Fiziki”. 23 (1), s. 115-122, 1952.