Quy tắc đầu tiên của Hund

Buzz

Nội dung bài viết

Nội dung chi tiết

Các ngoại lệ

Xem thêm

Đọc tóm tắt

- Quy tắc Hund về độ bội lớn nhất xác định electron không bắt cặp cho đến khi mỗi orbital trong nhóm có một electron đơn độc.
- Quy tắc này được phát hiện bởi Friedrich Hermann Hund vào năm 1925 và quan trọng trong hóa học nguyên tử và lượng tử.
- Sự ổn định của nguyên tử đến từ trạng thái năng lượng thấp và việc electron chưa bắt cặp phải 'cư trú' tại các orbital khác nhau.
- Nguyên nhân ổn định không phải là khoảng cách giữa electron mà là lực hút tĩnh điện từ hạt nhân.
- Tính toán tổng trạng thái spin theo số electron chưa bắt cặp hoặc số spin nhân đôi.
- Quy tắc Hund thứ nhất áp dụng cho việc lấp đầy các orbital theo nguyên lý Aufbau.
- Ngoại lệ là chất 5-dehydro-m-xylylene không tuân theo quy tắc Hund thứ nhất.

Quy tắc Hund thứ nhất hay quy tắc Hund về độ bội lớn nhất xác định rằng trong các orbital có cùng mức năng lượng, các electron sẽ không bắt cặp cho đến khi mỗi obitan trong nhóm đều có một electron đơn độc, và các electron này phải có spin song song và cùng chiều. Quy tắc này được nhà khoa học Đức Friedrich Hermann Hund phát hiện vào năm 1925 và được coi là rất quan trọng trong hóa học nguyên tử, quang phổ học và hóa học lượng tử. Độ quan trọng của quy tắc này khiến nó thường được gọi tắt là quy tắc Hund, mặc dù Hund đã phát hiện tổng cộng 3 quy tắc

Nội dung chi tiết

Sự ổn định cao của nguyên tử chủ yếu hình thành từ trạng thái năng lượng thấp, xuất phát từ việc trạng thái spin cao buộc các electron chưa bắt cặp phải 'cư trú' tại các obitan khác nhau về mặt không gian. Một quan niệm thông thường nhưng sai lầm về lý do ổn định của trạng thái độ bội cao là: việc các electron chiếm chỗ ở các obitan khác nhau về không gian sẽ tăng khoảng cách giữa các electron và giảm lực đẩy giữa chúng. Tuy nhiên, nguyên nhân thực sự của sự ổn định này là các electron sẽ ít bị che khuất bởi lực hút tĩnh điện từ hạt nhân nguyên tử. Tổng trạng thái spin được tính theo tổng số electron chưa bắt cặp cộng với 1, hoặc tổng số spin nhân đôi rồi cộng với 1 (viết tắt là 2S+1).

Theo quy tắc Hund thứ nhất, các hạn chế được áp dụng cho việc lấp đầy các quỹ đạo nguyên tử theo nguyên lý Aufbau. Trước khi hai electron cùng chiếm một obitan trong một phân lớp, tất cả các obitan trong cùng phân lớp đó đều phải có một electron chưa bắt cặp. Đồng thời, các electron chưa bắt cặp này phải có spin song song và cùng hướng với nhau trước khi phân lớp lấp đầy các obitan với những electron có spin hướng ngược lại. Vì vậy, trong quá trình lấp đầy các obitan nguyên tử, số electron chưa bắt cặp sẽ luôn là lớn nhất và trạng thái spin tối đa cũng được đảm bảo.

Vì vậy, một phân lớp p với các electron được sắp xếp là [↑↓][↑][↑] sẽ có trạng thái ổn định nhất (không phải là [↑↓][↑][↓] hay [↑↓][↑↓][ ]).

Các ngoại lệ

Năm 2004, các nhà nghiên cứu đã tổng hợp được chất 5-dehydro-m-xylylene (DMX), hợp chất hữu cơ đầu tiên không tuân theo quy tắc Hund thứ nhất.

Theovi.wikipedia.org

Copy link

Nội dung được phát triển bởi đội ngũ Mytour với mục đích chăm sóc khách hàng và chỉ dành cho khích lệ tinh thần trải nghiệm du lịch, chúng tôi không chịu trách nhiệm và không đưa ra lời khuyên cho mục đích khác.

Nếu bạn thấy bài viết này không phù hợp hoặc sai sót xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email [email protected]

Các câu hỏi thường gặp

Quy tắc Hund thứ nhất có ảnh hưởng như thế nào đến sự ổn định của nguyên tử?

Quy tắc Hund thứ nhất đóng vai trò quan trọng trong sự ổn định của nguyên tử, vì nó đảm bảo rằng các electron chưa bắt cặp được phân bố vào các obitan khác nhau, giảm thiểu lực đẩy tĩnh điện giữa chúng và giúp tối ưu hóa cấu trúc năng lượng.

Tại sao các electron phải có spin song song theo quy tắc Hund?

Các electron phải có spin song song để duy trì sự ổn định của hệ thống. Spin song song giúp các electron không bị che khuất bởi lực hút từ hạt nhân, tối ưu hóa khoảng cách và giảm tương tác tĩnh điện không mong muốn.

Quy tắc Hund thứ nhất có áp dụng cho tất cả các loại phân lớp nguyên tử không?

Không, quy tắc Hund thứ nhất chủ yếu áp dụng cho các phân lớp nguyên tử như s và p. Tuy nhiên, có những ngoại lệ trong các trường hợp đặc biệt, như chất 5-dehydro-m-xylylene không tuân theo quy tắc này.

Quy tắc Hund có những hạn chế gì trong việc lấp đầy quỹ đạo nguyên tử?

Quy tắc Hund quy định rằng tất cả các obitan trong cùng một phân lớp phải có ít nhất một electron chưa bắt cặp trước khi bắt đầu lấp đầy electron thứ hai, đảm bảo tối đa hóa số lượng electron chưa bắt cặp và duy trì trạng thái spin tối đa.