Pauli Eksklusionsprincip vs Hund Rule
Efter at have fundet atomstrukturen, var der så mange modeller til at beskrive, hvordan elektronerne befinder sig i et atom. Schrodinger kom op med ideen om at have "orbitaler" i et atom. Pauli Exclusion Principle og Hund-regel er også fremsat for at beskrive orbitaler og elektroner i atomer.
Pauli-eksklusionsprincip
Pauli-eksklusionsprincippet siger, at ingen to elektroner i et atom kan have alle fire kvantetal som ens. Et atoms orbitaler er beskrevet med tre kvantetal. Disse er hovedkvantetal (n), vinkelmoment/azimutkvantetal (l) og magnetisk kvantetal (ml). Ud fra disse definerer hovedkvantetal en skal. Det kan tage enhver heltalsværdi. Dette svarer til perioden for det relevante atom i det periodiske system. Vinkelmomentum kvantetal kan have værdier fra 0, 1, 2, 3 til n-1. Antallet af underskaller afhænger af dette kvantetal. Og jeg bestemmer formen på orbitalen. For eksempel, hvis l=o, så er orbital s, og for p orbital, l=1, for d orbital l=2, og for f orbital l=3. Magnetisk kvantetal bestemmer antallet af orbitaler med ækvivalent energi. Med andre ord kalder vi disse degenererede orbitaler. ml kan have værdier fra –l til +l. Ud over disse tre kvantetal er der et andet kvantetal, som definerer elektronerne. Dette er kendt som elektronspinkvantetal (ms) og har værdierne +1/2 og -1/2. Så for at specificere en elektrons tilstand i et atom skal vi specificere alle fire kvantetal. Elektroner findes i atomare orbitaler, og kun to elektroner kan leve i en orbital. Yderligere har disse to elektroner modsatte spin. Derfor er det, der siges i Pauli Exclusion Princippet, sandt. For eksempel tager vi to elektroner i 3p-niveau. Det principielle kvantetal for begge elektroner er 3. l er 1, da elektronerne befinder sig i en p-orbital. ml er -1, 0 og +1. Derfor er der 3 p degenererede orbitaler. Alle disse værdier er ens for begge elektroner, vi overvejer. Men da de to elektroner befinder sig i samme orbital, har de modsatte spins. Derfor er spin-kvantetallet anderledes (den ene har +1/2 og den anden har -1/2).
Hund-regel
Hund-reglen kan beskrives som følger.
“Det mest stabile arrangement af elektroner i underskallene (degenererede orbitaler) er det med det største antal parallelle spins. De har den maksimale mangfoldighed."
Ifølge dette vil hver underskal fyldes med en elektron i parallelt spin, før den fyldes dobbelt med en anden elektron. På grund af dette fyldningsmønster er elektroner mindre afskærmet fra kernen; således har de de højeste elektron-kerne-interaktioner.
Hvad er forskellen mellem Pauli Exclusion Principle og Hund Rule?
• Pauli Exclusion Principle handler om kvantetal af et atom. Hund-reglen handler om, hvordan elektroner fyldes til et atoms orbitaler.
• Pauli-eksklusionsprincippet siger, at man kun har to elektroner pr. orbital. Og Hund-reglen siger, at kun efter at have fyldt én elektron til hver orbital, vil elektronparring ske.
• Pauli Exclusion Principle beskriver, hvordan elektroner i de samme orbitaler har modsatte spin. Dette kan bruges til at forklare Hund-reglen.
