Differenza tra il principio di Aufbau e la regola di Hund
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Main Difference - Aufbau Principle vs Hund's Rule
Lo sviluppo della struttura atomica iniziò con la moderna teoria atomica di Dalton. Ha affermato che tutta la materia è costituita da atomi e atomi non possono essere ulteriormente suddivisi in particelle più piccole. Tuttavia, è stato successivamente scoperto che l'atomo può essere ulteriormente suddiviso in particelle subatomiche dopo la scoperta dell'elettrone da parte di J.J. Thompson, la scoperta del nucleo di Rutherford e il concetto di orbita elettronica di Niels Bohr. La struttura dell'atomo che è attualmente accettata include dettagli su gusci elettronici, gusci e orbitali. Il modo in cui gli elettroni si riempiono in questi gusci e orbitali può essere descritto usando il principio Aufbau e la regola di Hund. La principale differenza tra il principio di Aufbau e la regola di Hund è questa Il principio di Aufbau indica l'ordine in cui le subshell sono piene di elettroni mentre la regola di Hund indica l'ordine in cui gli orbitali delle subshell sono riempiti di elettroni.
Aree chiave coperte
1. Qual è il principio di Aufbau
- Teoria, spiegazione con esempi
2. Qual è la regola di Hund
- Teoria, spiegazione con esempi
3. Quali sono le somiglianze tra il principio di Aufbau e la regola di Hund
- Profilo delle caratteristiche comuni
4. Qual è la differenza tra il principio di Aufbau e la regola di Hund
- Confronto tra le principali differenze
Termini chiave: Atom, Aufbau Principle, Electron, Hund's Rule, Orbital
Qual è il principio di Aufbau
Il principio di Aufbau afferma che l'ordine di riempimento di elettroni in sottotubi di un atomo avviene dal livello di energia più basso al livello di energia più alto. In altre parole, quando gli elettroni sono riempiti negli orbitali di un atomo, gli elettroni riempiono prima gli orbitali che si trovano nel livello di energia più basso prima di riempire gli alti livelli di energia.
Generalmente, l'energia aumenta nell'ordine di 1 < 2 < 3 < 4 in the shell level and s < p < d < f in orbital level. For example, an s, p, d or f orbital in the 2ND il guscio dovrebbe sempre avere un'energia inferiore a quella del 3rd conchiglia. Ma secondo il principio di Aufbau, gli elettroni a volte sono riempiti in questi orbitali con eccezioni. Ad esempio, l'orbitale 4s ha una bassa energia rispetto a quella dell'orbitale 3d anche se la subshell 3 viene prima di subshell 4. Qui, l'ordine di riempimento degli elettroni in orbitali è diverso dall'ordine previsto.
Ordine previsto
1s < 2s < 3s < 3p < 3d < 4s < 4p < 4d < 5s…
Ordine effettivo
1s < 2s < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d…
Tuttavia, è difficile ricordare i livelli di energia di ciascun orbitale uno per uno. Pertanto, possiamo usare il seguente diagramma per determinare facilmente i livelli di energia.
Figura 1: ordine dei livelli energetici degli orbitali
L'immagine sopra mostra un diagramma per la determinazione dei livelli di energia. Qui, possiamo ottenere l'ordine degli orbitali seguendo il percorso delle frecce. Dopo ogni freccia, iniziare con la freccia successiva. In questo modo, è facile ottenere i livelli di energia.
Qual è la regola di Hund
La regola di Hund spiega l'ordine degli elettroni che si riempiono in orbitali di sottotitoli. Le subshell sono composte da orbitali. Il numero di orbitali presenti in una subshell è diverso da una subshell a un'altra. Ad esempio, la subshell s ha solo un orbitale s, la subshell p ha 3 orbitali-p, e la d subshell è composta da 5 d-orbitali. Quindi, ci dovrebbe essere un ordine di riempire questi orbitali con gli elettroni. Altrimenti, questi atomi diventano instabili.
Un orbitale può contenere un massimo di 2 elettroni. Secondo la regola di Hund, tutti gli orbitali nella stessa subshell vengono prima occupati singolarmente dagli elettroni prima di accoppiarsi. Ciò significa che gli elettroni vengono prima riempiti come elettroni spaiati e quindi accoppiati. Pertanto, quando si assegnano gli elettroni agli orbitali, si segue questa regola. Questo perché, se ci sono orbitali con coppie di elettroni e orbitali vuoti nella stessa subshell, si tratta di una configurazione instabile poiché gli elettroni sono caricati negativamente e si respingono a vicenda quando sono nello stesso orbitale. Pertanto, gli elettroni tendono ad organizzarsi in modo tale da minimizzare la repulsione tra gli elettroni.
Figura 2: elettroni che occupano orbiti
Inoltre, questa regola spiega che gli elettroni sono pieni di orbitali in modo tale da far coincidere il loro "giro". In altre parole, gli elettroni negli orbitali occupati singolarmente della stessa subshell hanno lo stesso spin. Quando questi elettroni sono accoppiati, due elettroni hanno spin opposti per minimizzare la repulsione tra di loro. Un elettrone della coppia di elettroni "spin-up" mentre l'altro elettrone "spin-down".
Figura 3: rotazione di elettroni in orbita
Se un orbitale è occupato singolarmente, quell'elettrone può essere "spin-up" o "spin-down". Tuttavia, quando quell'elettrone è accoppiato, l'altro elettrone dovrebbe avere lo spin opposto di questo elettrone. In questo modo, la repulsione è ridotta al minimo.
Somiglianze tra il principio di Aufbau e la regola di Hund
- Sia il principio Aufbau che la regola del Hund indicano l'ordine in cui i livelli di energia di un atomo sono pieni di elettroni.
Differenza tra il principio di Aufbau e la regola di Hund
Definizione
Principio di Aufbau: Il principio di Aufbau spiega l'ordine in cui le subshell di un atomo sono piene di elettroni.
La regola di Hund: La regola di Hund spiega l'ordine in cui gli orbitali delle subshell sono riempiti di elettroni.
Teoria
Principio di Aufbau: Secondo il principio di Aufbau, le subshell sono riempite dal più basso livello di energia al più alto livello di energia.
La regola di Hund: Secondo la regola di Hund, gli orbitali sono prima occupati singolarmente da elettroni, quindi sono accoppiati secondo i loro giri.
Livelli energetici
Principio di Aufbau: Il principio di Aufbau descrive il modo in cui gli elettroni riempiono le sottoscala.
La regola di Hund: La regola di Hund descrive il modo in cui gli elettroni riempiono le orbite delle sottoscala.
repulsioni
Principio di Aufbau: Il principio Aufbau non descrive la minimizzazione delle repulsioni tra gli elettroni.
La regola di Hund: La regola di Hund indica come gli elettroni sono riempiti in modo da minimizzare le repulsioni tra gli elettroni.
Conclusione
Sia il principio di Aufbau che la regola di Hund sono molto importanti nello sviluppo della struttura atomica di un particolare atomo. Se il numero di elettroni è noto per un certo atomo, allora possiamo determinare il modello che questi elettroni sono disposti in quell'atomo con l'uso delle teorie sopra. La principale differenza tra il principio Aufbau e la regola di Hund è che il principio di Aufbau indica l'ordine in cui le subshell sono piene di elettroni mentre la regola di Hund indica il modo in cui gli elettroni riempiono gli orbitali nelle sottoscotte.
Riferimenti:
1. "Principio di Aufbau". Wikipedia. Wikimedia Foundation, 21 luglio 2017. Web. Disponibile qui. 02 agosto 2017.
2. "Regolamento Hunds." Chemistry LibreTexts. Libretexts, 21 luglio 2016. Web. Disponibile qui. 02 agosto 2017.
Cortesia dell'immagine:
1. "Regola di Klechkovski" Da Bono ~ commonswiki assunto (basato su rivendicazioni di copyright) (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Azoto dello schema orbitale - Regola di Hund" Por CK-12 Foundation (raster), Adrignola (vector) - File: High School Chemistry.pdf, pagina 325 (Domínio público) via Commons Wikimedia
3. "Regola di Hund" di CK-12 Foundation (raster), Adrignola (vector) - File: High School Chemistry.pdf, pagina 323, (Dominio pubblico) via Commons Wikimedia
