Hund reguli

În fizică , în special în fizica atomică , regulile lui Hund sunt reguli generale care vă permit să determinați termenul spectroscopic (numit și simbolul termenului ) al stării fundamentale în atomi. ^[1]
Aceste reguli au fost introduse de fizicianul german Friedrich Hund și sunt utile în fizica și chimia în stare solidă .

Regulile

Regulile sunt: ^[2]

Pentru o configurație electronică dată, termenul spectroscopic cu rotirea maximă are energie mai mică, iar termenii rămași au energie crescândă pe măsură ce rotirea scade.
Pentru fiecare valoare de rotire, adică pentru fiecare multiplicitate a unei rotiri date, termenul cu cel mai mare impuls unghiular orbital $L$ ${\ displaystyle L}$ $L$ are mai puțină energie.
Pentru orice multiplicitate a unui moment unghiular orbital dat, într-un atom cu învelișul exterior cel mult pe jumătate plin starea cu cea mai mică valoare a momentului unghiular total $J$ ${\ displaystyle J}$ $J$ are mai puțină energie, în timp ce într-un atom cu coaja exterioară, mai mult de jumătate este plin de starea cu cea mai mare valoare de $J$ ${\ displaystyle J}$ $J$ are mai puțină energie.

Aceste reguli arată cum interacțiunile energetice dintre electroni determină starea fundamentală a unui sistem de electroni. Regulile se bazează pe presupunerea că repulsia Coulomb între electronii cei mai exteriori este mai mare decât interacțiunea spin-orbită , care la rândul său este mai mare decât interacțiunile rămase. Această presupunere corespunde cuplajului Russell-Saunders . ^[3]

Orbitalele complete nu contribuie la impulsul unghiular orbital și la rotirea totală, deoarece repulsia electronică și interacțiunea spin-orbită traduc nivelurile de energie cu aceeași valoare, de aceea electronul de valență este decisiv în ordonarea nivelurilor de energie.

O consecință imediată a regulilor lui Hund este faptul că, la finalizarea orbitalilor izoenergetici, electronii ocupă cât mai mulți orbitali goi.

Exemplu: termenul spectroscopic

Același subiect în detaliu: Termen spectroscopic .

Să presupunem că luăm în considerare atomul de oxigen și atomul de carbon ale căror configurații electronice, în starea fundamentală, sunt:

Oxigen: $[\mathrm {He} ]\;2s^{2}2p^{4}$ ${\ displaystyle [\ mathrm {He}] \; 2s ^ {2} 2p ^ {4}}$ ${\ displaystyle [\ mathrm {He}] \; 2s ^ {2} 2p ^ {4}}$

Carbon: $[\mathrm {He} ]\;2s^{2}2p^{2}$ ${\ displaystyle [\ mathrm {He}] \; 2s ^ {2} 2p ^ {2}}$ ${\ displaystyle [\ mathrm {He}] \; 2s ^ {2} 2p ^ {2}}$

Orbitalul $p$ ${\ displaystyle p}$ $p$ corespunde numărului cuantic al momentului unghiular $L=1$ ${\ displaystyle L = 1}$ ${\ displaystyle L = 1}$ și trei numere cuantice sunt asociate cu acesta $M_{L}=-1,0,1$ ${\ displaystyle M_ {L} = - 1,0,1}$ ${\ displaystyle M_ {L} = - 1,0,1}$ și, prin urmare, starea este de trei ori degenerată. Numărul cuantic de rotire este $S=1$ ${\ displaystyle S = 1}$ ${\ displaystyle S = 1}$ . În orbital $p$ ${\ displaystyle p}$ $p$ există, cel mult, șase electroni. Folosind cea de-a treia regulă a lui Hund, se pot determina termenii spectroscopici ai celor doi atomi, care se scrie conform formulei $^{(2S+1)}L_{J}$ ${\ displaystyle ^ {(2S + 1)} L_ {J}}$ ${\ displaystyle ^ {(2S + 1)} L_ {J}}$ .

Deoarece în oxigen coaja exterioară este mai mult de jumătate plină, atunci impulsul unghiular total își ia valoarea maximă, adică $J_{max}=|L+S|=2$ ${\ displaystyle J_ {max} = | L + S | = 2}$ ${\ displaystyle J_ {max} = | L + S | = 2}$ și, prin urmare, simbolul termenului de oxigen este $^{3}P_{2}$ ${\ displaystyle ^ {3} P_ {2}}$ ${\ displaystyle ^ {3} P_ {2}}$ .

Folosind același argument, deoarece carbonul are mai puțin de jumătate de învelișuri exterioare, impulsul unghiular total își ia valoarea minimă, adică $J_{min}=|L-S|=0$ ${\ displaystyle J_ {min} = | LS | = 0}$ ${\ displaystyle J_ {min} = | L-S | = 0}$ și, prin urmare, termenul simbol este $^{3}P_{0}$ ${\ displaystyle ^ {3} P_ {0}}$ ${\ displaystyle ^ {3} P_ {0}}$ . ^[4]

Notă

^ Simone Franchetti, Anedio Rangagni, Daniela Mugnai, Elements of Structure of Matter , Zanichelli , 1986, ISBN 88-08-06252-X . p.212
^ (EN) Nicola Manini, Introducere în fizica materiei, Springer , 2014, ISBN 978-3-319-14381-1 . pp. 62-64
^ (EN) Nicola Manini, Introducere în fizica materiei, Springer, 2014, ISBN 978-3-319-14381-1 . p.65
^ Egidio Landi Degl'Innocenti, Spectroscopie atomică și procese radiative , Springer, 2009, ISBN 978-88-470-1158-8 . p.218

Bibliografie

( EN ) Nicola Manini, Introducere în fizica materiei , Springer , 2014, ISBN 978-3-319-14381-1 .
Simone Franchetti, Anedio Rangagni, Daniela Mugnai, Elements of Structure of Matter , Zanichelli , 1986, ISBN 88-08-06252-X .
Egidio Landi Degl'Innocenti, Atomic Spectroscopy and Radiative Processes , Springer, 2009, ISBN 978-88-470-1158-8 .

linkuri externe

( RO ) IUPAC Gold Book, „Hund rules” , pe goldbook.iupac.org .

Portalul chimiei

Portal cuantic

[1] Simone Franchetti, Anedio Rangagni, Daniela Mugnai, Elements of Structure of Matter , Zanichelli , 1986, ISBN 88-08-06252-X . p.212

[2] (EN) Nicola Manini, Introducere în fizica materiei, Springer , 2014, ISBN 978-3-319-14381-1 . pp. 62-64

[3] (EN) Nicola Manini, Introducere în fizica materiei, Springer, 2014, ISBN 978-3-319-14381-1 . p.65

[4] Egidio Landi Degl'Innocenti, Spectroscopie atomică și procese radiative , Springer, 2009, ISBN 978-88-470-1158-8 . p.218

[1]

[2]

[3]

[4]