Paulin poissulkemisperiaate vs Hundin sääntö
Atomin rakenteen löytämisen jälkeen oli niin monia malleja kuvaamaan kuinka elektronit sijaitsevat atomissa. Schrodinger keksi idean, että atomissa on "kiertoradat". Paulin poissulkemisperiaate ja Hundin sääntö esitetään myös kuvaamaan atomien kiertoradat ja elektronit.
Paulin poissulkemisperiaate
Paulin poissulkemisperiaate sanoo, että kahdella elektronilla yhdessä atomissa ei voi olla kaikki neljä kvanttilukua. Atomin kiertoradat kuvataan kolmella kvanttiluvulla. Nämä ovat pääkvanttiluku (n), kulmaliikemäärä/atsimuuttikvanttiluku (l) ja magneettinen kvanttiluku (ml). Näistä pääkvanttiluku määrittelee kuoren. Se voi ottaa minkä tahansa kokonaisluvun arvon. Tämä on samanlainen kuin kyseisen atomin jakso jaksollisessa taulukossa. Kulmamomenttikvanttiluvun arvot voivat olla 0, 1, 2, 3 ja n-1. Osakuorten määrä riippuu tästä kvanttiluvusta. Ja l määrittää kiertoradan muodon. Esimerkiksi jos l=o, niin orbitaali on s, ja p orbitaalille l=1, d orbitaalille l=2 ja f orbitaalille l=3. Magneettinen kvanttiluku määrittää ekvivalenttienergiaisten orbitaalien lukumäärän. Toisin sanoen me kutsumme näitä rappeutuneiksi orbitaaleiksi. ml voi olla arvoja -l - +l. Näiden kolmen kvanttiluvun lisäksi on toinen kvanttiluku, joka määrittää elektronit. Tämä tunnetaan elektronien spin-kvanttilukuna (ms) ja sen arvot ovat +1/2 ja -1/2. Joten määrittääksemme elektronin tilan atomissa meidän on määritettävä kaikki neljä kvanttilukua. Elektronit asuvat atomikiertoradalla ja vain kaksi elektronia voi elää kiertoradalla. Lisäksi näillä kahdella elektronilla on vastakkaiset spinit. Siksi se, mitä Paulin poissulkemisperiaatteessa sanotaan, on totta. Esimerkiksi otamme kaksi elektronia 3p-tasolla. Molempien elektronien periaatteellinen kvanttiluku on 3. l on 1, koska elektronit ovat p-kiertoradalla. ml on -1, 0 ja +1. Siksi on olemassa 3 p:n degeneroituneita orbitaaleja. Kaikki nämä arvot ovat samat molemmille tarkastelemillemme elektroneille. Mutta koska nämä kaksi elektronia sijaitsevat samalla kiertoradalla, niillä on vastakkaiset spinit. Siksi spinkvanttiluku on erilainen (toisessa on +1/2 ja toisessa -1/2).
Hundin sääntö
Hundin sääntö voidaan kuvata seuraavasti.
“Vakain elektronien järjestely osakuorissa (degeneroituneet orbitaalit) on se, jossa on eniten rinnakkaisia spinejä. Niillä on suurin moninaisuus.”
Tämän mukaan jokainen osakuori täyttyy elektronilla rinnakkaisessa spinissä ennen kuin se täyttyy kahdesti toisella elektronilla. Tämän täyttökuvion vuoksi elektronit ovat vähemmän suojattuja ytimeltä; näin ollen niillä on korkeimmat elektroni-ydinvuorovaikutukset.
Mitä eroa on Paulin poissulkemisperiaatteella ja Hundin säännöllä?
• Paulin poissulkemisperiaate koskee atomin kvanttilukuja. Hundin sääntö koskee sitä, kuinka elektronit täytetään atomin kiertoradalle.
• Paulin poissulkemisperiaate sanoo, että kiertoradalla on vain kaksi elektronia. Ja Hundin sääntö sanoo, että vasta kun yksi elektroni on täytetty jokaiselle kiertoradalle, elektronien pariutuminen tapahtuu.
• Paulin poissulkemisperiaate kuvaa kuinka samoilla kiertoradoilla olevilla elektroneilla on vastakkaiset spinit. Tätä voidaan käyttää selittämään Hundin sääntöä.
