Правило Гунда

Коли застосовувати

Правило стосується орбіталі однакової енергії, наприклад трьох р-орбіталі вільного атом.

Воно не визначає, яка підоболонка заповнюється першою; це залежить від орбітальні енергії та Апроксимація Ауфбау.

p², p³ і p⁴

Для p² два електрони займають різні р-орбіталі із паралельними обертається: ↑ ↑ _. Для p³: ↑ ↑ ↑.

Для p⁴ після одиночного заповнення всіх трьох р-орбіталі четвертий електрон спарюється: ↑↓ ↑ ↑.

Відмінність від Паулі

Pauli обмежує occupancy однієї orbital: максимум два electrons із протилежними spins.

Hund визначає lowest-energy distribution між різними degenerate orbitals. Diagram може бути дозволений Pauli, але не бути Hund ground state.

Чому energy нижча

Фраза 'electrons просто відштовхуються і тому розходяться' надто груба. Точніше пояснення пов’язане з antisymmetry, exchange interaction та формою spatial wavefunction.

Parallel-spin electrons на різних orbitals можуть мати exchange stabilization і нижчу середню Coulomb repulsion.

Магнетизм

Unpaired electrons створюють spin magnetic moment і спричиняють paramagnetism.

N із 2p³ має три unpaired electrons, тоді як Ne із 2p⁶ не має їх і є diamagnetic у простій atomic picture.

d-підрівень

Та сама логіка діє для п’яти degenerate d-orbitals. Free-ion d⁵ може мати п’ять unpaired electrons до pairing.

У complexes ligand-field splitting розділяє d-orbital energies, тому Hund треба розглядати разом із pairing energy та Δ.

Межі правила

Hund — практичне правило lowest-energy arrangement усередині заданого набору близьких за energy orbitals.

Точний ground state визначає many-electron Hamiltonian; правило Гунда є дуже корисним компактним наслідком.

Exchange і spin multiplicity

Для кількох unpaired electrons parallel-spin arrangement часто відповідає більшій spin multiplicity і нижчій energy в межах заданої configuration.

Це не означає, що parallel spins 'притягуються'. Energy difference виникає з quantum antisymmetry та exchange terms.

Розібраний приклад