Hundovo pravidlo

Nejprve jednotlivě, potom páry

Podslupka p obsahuje tři orbitaly. Pro 2p² zapisujeme základní stav ↑ ↑ _, nikoli ↑↓ _ _. Pro 2p³ dostaneme ↑ ↑ ↑; až čtvrtý elektron začne vytvářet pár.

Stejné uvažování platí pro pět orbitalů d a sedm orbitalů f. Počet orbitalů určuje mℓ, zatímco Hundovo pravidlo vybírá nejnižší obsazení mezi degenerovanými stavy.

Hund a Pauli řeší jiné otázky

Pauli říká, že dva elektrony v jednom orbitalu musí mít opačné projekce spinu a nesmějí mít stejnou úplnou čtveřici kvantových čísel. Hund říká, jak rozdělit elektrony mezi několik rovnocenných orbitalů.

Konfigurace ↑↓ ↑ _ tedy Pauliho princip neporušuje, ale pro tři elektrony p není nejnižším stavem podle Hunda. Základní stav je ↑ ↑ ↑.

Proč mohou rovnoběžné spiny snižovat energii

Nejde o klasické „odpuzování spinů“. Antisymetrie vlnové funkce elektronů s rovnoběžným spinem mění prostorovou korelaci a může snižovat průměrné elektronové odpuzování; často se mluví o výměnné stabilizaci.

Úplné vysvětlení vyžaduje kvantovou mechaniku a celkovou energii atomu. Školní pravidlo je účinné shrnutí, nikoli nový mechanický druh síly.

Nepárové elektrony zanechají magnetickou stopu

Atom nebo ion s nepárovými elektrony má magnetický moment a bývá paramagnetický. N s 2p³ má tři nepárové elektrony, zatímco Ne s uzavřeným 2p⁶ žádný.

Počet nepárových elektronů je proto kontrolovatelným důsledkem orbitalového diagramu. U komplexů přechodných kovů však může ligandové štěpení soupeřit s párovací energií a vést k vysoko- i nízkospinovým stavům.

Kde pravidlo použít

Hundovo pravidlo se vztahuje na orbitaly stejné nebo velmi blízké energie v daném modelu. Pokud ligandové pole silně rozštěpí d orbitaly, je nutné porovnat energii štěpení s párovací energií.

Nemíchejte Hundovo pravidlo s Aufbau: Aufbau vybírá energetické pořadí podslupek, Pauli omezuje obsazení jednoho orbitalu a Hund rozděluje elektrony mezi rovnocenné orbitaly.

Řešené příklady

1. 2p²

2. 2p⁴

3. Dusík a neon