フント則とは何ですか？



の 最大多重度のフントルールまたは原則 経験的に、縮退した軌道電子がエネルギーをどのように占めなければならないかを確立する。その唯一の名前が示すように、この規則は1927年に、ドイツの物理学者フリードリヒフントから来ました、そして、それ以来、それは量子化学と分光化学において非常に役に立ちました.

量子化学には、実際には3つのHundの規則が適用されます。しかし、最初のものは原子を電子的に構造化する方法の基本的な理解のための最も簡単なものです. 

フントの最初の法則、最大の多重度の法則は、要素の電子構成を理解するために不可欠です。より安定性の高い原子（イオンまたは分子）を生成するために軌道内の電子の順序を決定する.

たとえば、4つの一連の電子構成が上の図に示されています。ボックスは軌道を表し、黒い矢印は電子を表します.

1列目と3列目は正しい電子の秩序の仕方に対応し、2列目と4列目は電子が軌道に配置されないようにする方法を示します。.

索引

  • 1 Hundルールに従って軌道を埋める順序
    • 1.1スピンの交配
    • 1.2平行および反平行スピン
  • 2多重度
  • 3演習
    • 3.1フッ素
    • 3.2チタン
    • 3.3アイアン
  • 4参考文献

フント則による軌道を埋める順序

Hundの他の2つの規則については言及されていませんが、塗りつぶしの順序を正しく実行することは暗黙のうちにこれら3つの規則を同時に適用することを意味します。.

画像内の1番目と3番目の一連の軌道に共通する点は何ですか。なぜそれらは正しいのですか？まず、各軌道は2つの電子しか「保持」できないため、最初のボックスが完成します。そのため、充填は右側の3つのボックスまたは軌道に沿って続行する必要があります。.

スピンペアリング

最初のシリーズの各ボックスには上向きの矢印があり、同じ方向のスピンを持つ3つの電子を表しています。上向きの場合、そのスピンの値は+1 / 2であり、下向きの場合、スピンの値は-1/2になります。.

3つの電子は異なる軌道を占有しますが、 不対スピン.

3番目のシリーズでは、6番目の電子は反対方向-1/2にスピンして位置しています。これは、この電子が+1 / 2のスピンで軌道に入る4番目の系列には当てはまりません。.

それで、2つの電子は、最初の軌道のそれらのように、それらが持っているでしょう 対スピン （スピン+1 / 2のものとスピン-1/2のもの）.

箱または軌道の4番目のシリーズは、パウリの排除原理に違反しています。これは、どの電子も同じ4つの量子数を持つことはできないと述べています。フントの支配とパウリの排除の原則は常に密接に関連している.

したがって、矢印はすべての箱を占めるまで箱から出したままにしておく必要があります。それからそれらは反対方向を指す矢で満ちることを終えます.

平行および反平行スピン

電子のスピンが対になっているだけでは十分ではありません。それらはまた平行でなければなりません。これはボックスと矢印の表現では、後者の端が互いに平行になるように配置することによって保証されます。.

2番目のシリーズは、3番目のボックス内の電子が他のスピンに対して逆平行に遭遇するというエラーを表します。.

このように、原子の基本状態はフントの法則に従うものであり、したがって最も安定な電子構造を持っているとまとめることができます。.

理論的および実験的根拠は、原子がより多くの不対および平行スピンを有する電子を有するとき、それが核と電子との間の静電相互作用の増加の結果として安定化することを述べる。シールド効果の低下によるもの.

多重度

「多重性」という言葉は冒頭で言及されていましたが、この文脈でそれはどういう意味ですか？ Hundの最初の法則は、原子の最も安定な基底状態は、スピン多重度が最大のものであると述べています。言い換えれば、不対電子の数が最も多い軌道を提示するものです。.

スピンの多重度を計算する式は、

2S + 1

Sは不対電子の数に1/2を掛けたものに等しい。したがって、同じ数の電子を有するいくつかの電子構造を有するので、それぞれについて２Ｓ ＋ １を推定することができ、最も高い多重度値を有するものが最も安定である。.

スピンの多重度は、対になっていない平行なスピンを持つ3つの電子を含む最初の一連の軌道に対して計算することができます。

S = 3（1/2）= 3/2

そして多重度は

2（3/2）+ 1 = 4

これがフントの最初のルールです。最も安定した構成は他のパラメータにも準拠している必要がありますが、化学的な理解のためには必ずしも必要ではありません.

演習

フッ素

内層が既に電子で満たされていると仮定されるので、価電子層のみが考慮される。したがって、フッ素の電子配置は[He] 2sです。22p5.

あなたは最初に2s軌道を、次に3p軌道を満たす必要があります。 2s軌道を2つの電子で満たすには、スピンが対になるように配置すれば十分です。.

3つの2p軌道の他の5つの電子は、次のように配置されています。

赤い矢印は、軌道を埋める最後の電子を表します。 2p軌道に入る最初の3つの電子は不対に配置され、それらのスピンは平行になっています。.

次に、4番目の電子から、それは他の電子とそのスピン-1/2を対にし始めます。 5番目と最後の電子も同じように進みます。.

チタン

チタンの電子配置は[Ar] 3dです。24秒2. 5つのd軌道があるので、左側から始めることをお勧めします。

今回は4s軌道の充填が示されました。 3d軌道にはたった2つの電子しかないので、それらを不対で平行なスピン（青い矢印）で配置するときには、問題も混乱もほとんどありません。.

鉄

もう1つの例、そして最後に、鉄よりも軌道内の電子数がチタンより多い金属です。その電子構成は[Ar] 3dです。64秒2.

もしそれがフントの法則とパウリの排除原理のためでなければ、そのような６個の電子をその５個の軌道にどのように処分するかは知られていないだろう。.

簡単に思えるかもしれませんが、これらの規則がないと、軌道を埋める順序に関して多くの間違った可能性を生み出す可能性があります。.

これらのおかげで、それは論理的で単調な黄金の矢の前進であり、それは軌道に置かれる最後の電子以上のものではありません。.

参考文献

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