Apa Hund Rule atau prinsip multiplisitas maksimum?



itu Aturan Hund atau prinsip multiplisitas maksimum menetapkan, secara empiris, bagaimana elektron orbital yang mengalami degenerasi harus menempati energi. Aturan ini, seperti namanya, berasal dari fisikawan Jerman Friedrich Hund, pada tahun 1927, dan sejak itu telah sangat berguna dalam kimia kuantum dan spektroskopi..

Sebenarnya ada tiga aturan Hund yang diterapkan dalam kimia kuantum; namun, yang pertama adalah yang paling sederhana untuk pemahaman dasar tentang bagaimana menyusun atom secara elektronik. 

Aturan pertama Hund, yaitu multiplisitas maksimum, sangat penting untuk memahami konfigurasi elektronik elemen; menetapkan apa urutan elektron dalam orbital harus menghasilkan atom (ion atau molekul) dengan stabilitas yang lebih besar.

Sebagai contoh, empat rangkaian konfigurasi elektronik ditunjukkan pada gambar atas; kotak mewakili orbital, dan panah hitam elektron.

Seri pertama dan ketiga berhubungan dengan cara yang benar dalam memesan elektron, sedangkan seri kedua dan keempat menunjukkan bagaimana elektron tidak boleh ditempatkan di orbital.

Indeks

  • 1 Urutan mengisi orbital sesuai dengan aturan Hund
    • 1.1 Perkawinan putaran
    • 1.2 Putaran paralel dan antiparalel
  • 2 Multiplisitas
  • 3 Latihan
    • 3.1 Fluor
    • 3,2 Titanium
    • 3.3 Besi
  • 4 Referensi

Urutan mengisi orbital sesuai dengan aturan Hund

Meskipun tidak disebutkan dua aturan Hund lainnya, dengan mengeksekusi urutan pengisian secara benar secara implisit menerapkan ketiga aturan ini pada saat yang sama..

Apa kesamaan seri orbital pertama dan ketiga dalam gambar? Mengapa mereka benar? Pertama-tama, setiap orbital hanya dapat "menahan" dua elektron, itulah sebabnya kotak pertama selesai. Pengisian karena itu harus dilanjutkan dengan tiga kotak atau orbital di sebelah kanan.

Spin pairing

Setiap kotak dari seri pertama memiliki panah yang mengarah ke atas, yang melambangkan tiga elektron dengan putaran dari arah yang sama. Ketika menunjuk ke atas, itu berarti bahwa putarannya memiliki nilai +1/2, dan jika mereka menunjuk ke bawah, putaran mereka akan memiliki nilai -1/2.

Perhatikan bahwa tiga elektron menempati orbital yang berbeda, tetapi dengan spin tidak berpasangan.

Pada seri ketiga, elektron keenam terletak dengan putaran berlawanan arah, -1/2. Ini bukan kasus untuk seri keempat, di mana elektron ini memasuki orbital dengan putaran +1/2.

Jadi, dua elektron, seperti yang dari orbital pertama, akan memiliki mereka pasangan berpasangan (satu dengan spin +1/2 dan satu dengan spin -1/2).

Seri keempat kotak atau orbital melanggar prinsip pengecualian Pauli, yang menyatakan bahwa tidak ada elektron yang dapat memiliki empat bilangan kuantum yang sama. Aturan Hund dan prinsip pengecualian Pauli selalu berjalan beriringan.

Oleh karena itu, panah harus ditempatkan sedemikian rupa sehingga mereka tetap membongkar sampai mereka menempati semua kotak; dan kemudian mereka selesai mengisi dengan panah yang menunjuk ke arah yang berlawanan.

Putaran paralel dan antiparalel

Tidaklah cukup bahwa elektron memiliki pasangannya dipasangkan: mereka juga harus paralel. Ini dalam representasi kotak dan panah dijamin dengan menempatkan yang terakhir dengan ujungnya sejajar satu sama lain.

Seri kedua menyajikan kesalahan bahwa elektron dalam kotak ketiga mengalami putaran antiparalelnya terhadap yang lain.

Dengan demikian, dapat diringkas bahwa keadaan dasar atom adalah yang mematuhi aturan Hund, dan oleh karena itu, memiliki struktur elektronik yang paling stabil..

Basis teoretis dan eksperimental menyatakan bahwa ketika sebuah atom memiliki elektron dengan jumlah yang lebih besar dari putaran yang tidak berpasangan dan paralel, ia akan stabil sebagai hasil dari peningkatan interaksi elektrostatik antara inti dan elektron; peningkatan yang disebabkan oleh penurunan efek perisai.

Multiplisitas

Kata 'multiplisitas' disebutkan di awal, tetapi apa artinya dalam konteks ini? Aturan pertama Hund menyatakan bahwa keadaan dasar paling stabil untuk sebuah atom adalah yang memiliki jumlah multiplisitas putaran terbesar; dengan kata lain, yang menyajikan orbitalnya dengan jumlah elektron tidak berpasangan tertinggi.

Rumus untuk menghitung multiplisitas putaran adalah

2S + 1

Di mana S sama dengan jumlah elektron tidak berpasangan dikalikan dengan 1/2. Dengan demikian, memiliki beberapa struktur elektronik dengan jumlah elektron yang sama, 2S + 1 dapat diperkirakan untuk masing-masing dan bahwa dengan nilai multiplisitas tertinggi akan menjadi yang paling stabil..

Multiplisitas putaran dapat dihitung untuk seri orbital pertama dengan tiga elektron dengan spin paralel dan tidak berpasangan:

S = 3 (1/2) = 3/2

Dan multiplisitas itu adalah

2 (3/2) + 1 = 4

Ini adalah aturan pertama Hund. Konfigurasi yang paling stabil juga harus mematuhi parameter lain, tetapi untuk tujuan pemahaman kimia tidak sepenuhnya diperlukan.

Latihan

Fluor

Hanya lapisan valensi yang dipertimbangkan, karena diasumsikan bahwa lapisan dalam sudah diisi dengan elektron. Konfigurasi elektronik dari fluorin adalah [He] 2s22p5.

Anda harus mengisi orbital 2s terlebih dahulu dan kemudian tiga orbital p. Untuk pengisian orbital 2s dengan dua elektron, cukup untuk menempatkannya sedemikian rupa sehingga spin mereka dipasangkan.

Lima elektron lainnya untuk tiga orbital 2p disusun sebagaimana diilustrasikan di bawah ini

Panah merah mewakili elektron terakhir yang mengisi orbital. Perhatikan bahwa tiga elektron pertama yang memasuki orbital 2p ditempatkan tidak berpasangan dan dengan putarannya paralel.

Selanjutnya, dari elektron keempat, ia mulai memasangkan putarannya -1/2 dengan elektron lainnya. Elektron kelima dan terakhir menghasilkan dengan cara yang sama.

Titanium

Konfigurasi elektronik titanium adalah [Ar] 3d24s2. Karena ada lima orbital d, disarankan untuk memulai dari sisi kiri:

Kali ini pengisian orbital 4s ditampilkan. Karena hanya ada dua elektron dalam orbital 3d, hampir tidak ada masalah atau kebingungan ketika menempatkan mereka dengan spin paralel dan tidak berpasangan (panah biru).

Besi

Contoh lain, dan akhirnya, adalah besi, logam yang memiliki lebih banyak elektron dalam orbitalnya daripada titanium. Konfigurasi elektroniknya adalah [Ar] 3d64s2.

Jika bukan karena aturan Hund dan prinsip pengecualian Pauli, tidak akan diketahui cara membuang enam elektron seperti itu dalam lima orbitalnya..

Meskipun mungkin tampak mudah, tanpa aturan ini bisa berasal banyak kemungkinan yang salah sehubungan dengan urutan pengisian orbital.

Berkat ini, adalah logis dan monoton kemajuan panah emas, yang tidak lebih dari elektron terakhir yang ditempatkan di orbital.

Referensi

  1. Serway & Jewett. (2009). Fisika: untuk sains dan teknik dengan Fisika Modern. Volume 2. (edisi Ketujuh). Belajar Cengage.
  2. Glasstone. (1970). Buku teks kimia fisik. Masuk Kinetika kimia. Edisi kedua. D. Van Nostrand, Company, Inc.
  3. Méndez A. (21 Maret 2012). Aturan Hund. Diperoleh dari: quimica.laguia2000.com
  4. Wikipedia. (2018). Aturan Hund tentang multiplisitas maksimum. Diperoleh dari: en.wikipedia.org
  5. Teks Libre Kimia. (23 Agustus 2017). Aturan Hund Diperoleh dari: chem.libretexts.org
  6. Kapal R. (2016). Aturan Hund Diperoleh dari: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu