Pauli välistamise põhimõte vs Hundi reegel
Pärast aatomi struktuuri leidmist oli nii palju mudeleid, mis kirjeldasid, kuidas elektronid aatomis asuvad. Schrodinger tuli välja ideega omada aatomis "orbitaale". Pauli välistamise põhimõte ja Hundi reegel on esitatud ka aatomite orbitaalide ja elektronide kirjeldamiseks.
Pauli välistamise põhimõte
Pauli välistamise põhimõte ütleb, et kahel elektronil ühes aatomis ei saa olla kõik neli kvantarvu ühesugused. Aatomi orbitaale kirjeldatakse kolme kvantarvuga. Need on peakvantarv (n), nurkimpulss/asimuutkvantarv (l) ja magnetkvantarv (ml). Nende põhjal määrab peakvantarv kesta. See võib võtta mis tahes täisarvu. See on sarnane perioodilisuse tabeli vastava aatomi perioodiga. Nurkmomendi kvantarvude väärtused võivad olla vahemikus 0, 1, 2, 3 kuni n-1. Alamkestade arv sõltub sellest kvantarvust. Ja l määrab orbitaali kuju. Näiteks kui l=o, siis on orbitaal s ja p orbitaali puhul l=1, d orbitaali puhul l=2 ja f orbitaali puhul l=3. Magnetkvantarv määrab samaväärse energiaga orbitaalide arvu. Teisisõnu nimetame neid degenereerunud orbitaalideks. ml väärtused võivad olla vahemikus –l kuni +l. Peale nende kolme kvantarvu on veel üks kvantarv, mis määrab elektronid. Seda nimetatakse elektronide pöörlemiskvantarvuks (ms) ja selle väärtused on +1/2 ja -1/2. Niisiis, elektroni oleku täpsustamiseks aatomis peame täpsustama kõik neli kvantarvu. Elektronid asuvad aatomiorbitaalidel ja orbitaalil saavad elada ainult kaks elektroni. Lisaks on neil kahel elektronil vastupidised spinnid. Seetõttu on Pauli väljajätmise põhimõttes öeldu tõsi. Näiteks võtame kaks elektroni 3p tasemel. Mõlema elektroni põhiline kvantarv on 3. l on 1, kuna elektronid asuvad p-orbitaalil. ml on -1, 0 ja +1. Seetõttu on 3 p degenereerunud orbitaale. Kõik need väärtused on mõlema vaadeldava elektroni jaoks samad. Kuid kuna need kaks elektroni asuvad samal orbitaalil, on neil vastupidised spinnid. Seetõttu on spinni kvantarv erinev (ühel on +1/2 ja teisel -1/2).
Hundi reegel
Hundi reeglit saab kirjeldada järgmiselt.
“Kõige stabiilsem elektronide paigutus alamkihtides (mandunud orbitaalid) on see, millel on kõige rohkem paralleelseid spine. Neil on maksimaalne paljusus.”
Selle kohaselt täitub iga alamkiht paralleelspinnil elektroniga, enne kui see täitub kahekordselt teise elektroniga. Selle täitumusmustri tõttu on elektronid tuuma eest vähem kaitstud; seega on neil kõrgeim elektron-tuuma vastastikmõju.
Mis vahe on Pauli välistamise põhimõttel ja Hundi reeglil?
• Pauli välistamise põhimõte käsitleb aatomi kvantarvusid. Hundi reegel on selle kohta, kuidas elektronid täidetakse aatomi orbitaalideni.
• Pauli välistamise põhimõte ütleb, et orbitaali kohta on ainult kaks elektroni. Ja Hundi reegel ütleb, et alles pärast iga orbitaali ühe elektroni täitmist toimub elektronide sidumine.
• Pauli välistamise põhimõte kirjeldab, kuidas samadel orbitaalidel olevatel elektronidel on vastupidised spinnid. Seda saab kasutada Hundi reegli selgitamiseks.
