Hundovo pravidlo

Najprv jednotlivo, potom páry

Podvrstva p obsahuje tri orbitály. Pre 2p² zapisujeme základný stav ↑ ↑ _, nie ↑↓ _ _. Pre 2p³ dostaneme ↑ ↑ ↑; až štvrtý elektrón začne tvoriť pár.

Rovnaké uvažovanie platí pre päť orbitálov d a sedem orbitálov f. Počet orbitálov určuje mℓ, kým Hundovo pravidlo vyberá najnižšie obsadenie medzi degenerovanými stavmi.

Hund a Pauli riešia iné otázky

Pauli hovorí, že dva elektróny v jednom orbitáli musia mať opačné projekcie spinu a nesmú mať rovnakú úplnú štvoricu kvantových čísel. Hund hovorí, ako rozdeliť elektróny medzi viac rovnocenných orbitálov.

Konfigurácia ↑↓ ↑ _ teda Pauliho princíp neporušuje, ale pre tri elektróny p nie je najnižším stavom podľa Hunda. Základný stav je ↑ ↑ ↑.

Prečo môžu rovnobežné spiny znižovať energiu

Nejde o klasické „odpudzovanie spinov“. Antisymetria vlnovej funkcie elektrónov s rovnobežným spinom mení priestorovú koreláciu a môže znižovať priemerné elektrónové odpudzovanie; často sa hovorí o výmennej stabilizácii.

Úplné vysvetlenie vyžaduje kvantovú mechaniku a celkovú energiu atómu. Školské pravidlo je účinné zhrnutie, nie nový mechanický druh sily.

Nespárované elektróny zanechajú magnetickú stopu

Atóm alebo ión s nespárovanými elektrónmi má magnetický moment a býva paramagnetický. N s 2p³ má tri nespárované elektróny, kým Ne s uzavretým 2p⁶ žiadny.

Počet nespárovaných elektrónov je preto kontrolovateľným dôsledkom orbitálového diagramu. Pri komplexoch prechodných kovov však môže ligandové štiepenie súperiť s párovacou energiou a viesť k vysoko- aj nízkospinovým stavom.

Kde pravidlo použiť

Hundovo pravidlo sa vzťahuje na orbitály rovnakej alebo veľmi blízkej energie v danom modeli. Ak ligandové pole silno rozštiepi d orbitály, treba porovnať energiu štiepenia s párovacou energiou.

Nemýľte si Hunda s Aufbau: Aufbau vyberá energetické poradie podvrstiev, Pauli obmedzuje obsadenie jedného orbitálu a Hund rozdeľuje elektróny medzi rovnocenné orbitály.

Vyriešené príklady

1. 2p²

2. 2p⁴

3. Dusík a neón