Pauliho princíp vylúčenia verzus Hundovo pravidlo
Po nájdení atómovej štruktúry bolo toľko modelov, ktoré popisovali, ako sa elektróny nachádzajú v atóme. Schrodinger prišiel s myšlienkou mať „orbitály“v atóme. Pauliho vylučovací princíp a Hundovo pravidlo sú tiež navrhnuté na opis orbitálov a elektrónov v atómoch.
Pauliho princíp vylúčenia
Pauliho vylučovací princíp hovorí, že žiadne dva elektróny v jednom atóme nemôžu mať všetky štyri kvantové čísla rovnaké. Orbitály atómu sú opísané tromi kvantovými číslami. Sú to hlavné kvantové číslo (n), uhlová hybnosť/azimutálne kvantové číslo (l) a magnetické kvantové číslo (ml). Z nich hlavné kvantové číslo definuje obal. Môže nadobudnúť akúkoľvek celočíselnú hodnotu. Je to podobné ako perióda príslušného atómu v periodickej tabuľke. Kvantové číslo momentu hybnosti môže mať hodnoty od 0, 1, 2, 3 do n-1. Počet čiastkových škrupín závisí od tohto kvantového čísla. A l určuje tvar orbitálu. Napríklad, ak l=o, potom je orbitál s a pre orbitál p l=1, pre orbitál d l=2 a pre orbitál f l=3. Magnetické kvantové číslo určuje počet orbitálov ekvivalentnej energie. Inými slovami, nazývame tieto degenerované orbitály. ml môže mať hodnoty od –l do +l. Okrem týchto troch kvantových čísel existuje ďalšie kvantové číslo, ktoré definuje elektróny. Toto je známe ako kvantové číslo spinu elektrónov (ms) a má hodnoty +1/2 a -1/2. Takže, aby sme špecifikovali stav elektrónu v atóme, musíme špecifikovať všetky štyri kvantové čísla. Elektróny sa nachádzajú v atómových orbitáloch a iba dva elektróny môžu žiť v orbitále. Ďalej, tieto dva elektróny majú opačné spiny. Preto platí, čo sa hovorí v Pauliho princípe vylúčenia. Napríklad vezmeme dva elektróny v úrovni 3p. Základné kvantové číslo pre oba elektróny je 3. l je 1, pretože elektróny sa nachádzajú v orbitále p. ml je -1, 0 a +1. Preto existujú 3 p degenerované orbitály. Všetky tieto hodnoty sú rovnaké pre oba elektróny, ktoré uvažujeme. Ale keďže sa tieto dva elektróny nachádzajú na rovnakom orbitále, majú opačné rotácie. Preto je kvantové číslo spinu iné (jedno má +1/2 a druhé -1/2).
Pravidlo psa
Pravidlo Hund možno opísať takto.
„Najstabilnejšie usporiadanie elektrónov v podplášťoch (degenerovaných orbitáloch) je také, ktoré má najväčší počet paralelných spinov. Majú maximálnu multiplicitu.”
Podľa toho sa každá podplášť naplní elektrónom v paralelnom spine predtým, ako sa zdvojnásobí ďalším elektrónom. Kvôli tomuto vzoru plnenia sú elektróny menej tienené od jadra; teda majú najvyššie elektrón-nukleárne interakcie.
Aký je rozdiel medzi Pauliho princípom vylúčenia a Hundovým pravidlom?
• Pauliho vylučovací princíp je o kvantových číslach atómu. Hundovo pravidlo je o tom, ako sú elektróny naplnené do orbitálov atómu.
• Pauliho vylučovací princíp hovorí o existencii iba dvoch elektrónov na orbitál. A Hundovo pravidlo hovorí, že až po naplnení jedného elektrónu do každého orbitálu dôjde k párovaniu elektrónov.
• Pauliho vylučovací princíp opisuje, ako majú elektróny v rovnakých orbitáloch opačné spiny. Toto môže byť použité na vysvetlenie Hundovho pravidla.
