ההבדל העיקרי - עקרון Aufbau לעומת חוק Hund

פיתוח המבנה האטומי החל בתיאוריה האטומית המודרנית של דלטון. הוא קבע שכל החומר עשוי מאטומים ולא ניתן לחלק אטומים לחלקיקים קטנים יותר. עם זאת, מאוחר יותר נמצא שניתן לחלק את האטום לחלקיקים תת-אטומיים לאחר גילוי האלקטרון על ידי ג'יי ג'יי. תומפסון, גילוי הגרעין על ידי רתרפורד והתפיסה של אורביטלים אלקטרונים של נילס בוהר. מבנה האטום המקובל כיום כולל פרטים אודות פגזי אלקטרונים, תת קליפות ואורביטלים. ניתן לתאר את הדרך שבה האלקטרונים מתמלאים בקליפות ובאורביטלים אלה על פי עקרון Aufbau וכלל המאה. ההבדל העיקרי בין עקרון Aufbau לבין חוק Hund הוא שזה עקרון Aufbau מציין את הסדר שבו תת קליפות מתמלאות באלקטרונים ואילו הכלל של Hund מציין את הסדר שבו אורביטלים של תת קליפות ממלאים אלקטרונים.

אזורי מפתח מכוסים

1. מהו עקרון Aufbau - תיאוריה, הסבר עם דוגמאות 2. מהו חוק הכלב - תיאוריה, הסבר עם דוגמאות 3. מה הדמיון בין עקרון Aufbau וכלל Hund - מתווה של תכונות נפוצות 4. מה ההבדל בין עקרון Aufbau לשלטון Hund - השוואה בין הבדלים מרכזיים

מונחי מפתח: אטום, עקרון Aufbau, אלקטרון, חוק מאה, אורביטל

מהו עקרון Aufbau

עקרון Aufbau קובע כי סדר מילוי האלקטרונים אל תת קליפות של אטום מתרחש מרמת האנרגיה הנמוכה ביותר לרמת האנרגיה הגבוהה ביותר. במילים אחרות, כאשר האלקטרונים מתמלאים באורביטלים של האטום, האלקטרונים ממלאים תחילה את האורביטלים הנמצאים ברמת האנרגיה הנמוכה ביותר לפני מילוי רמות האנרגיה הגבוהות.

באופן כללי, האנרגיה עולה בסדר גודל של 1 <2 <3 <4 ברמת הקליפה ו- s <p <d <f ברמת מסלול. לדוגמה, מסלול s, p, d או f ב- 2^nd פגז תמיד צריך להיות בעל אנרגיה נמוכה מזו של ה -3^{מחקר ופיתוח} צדף. אך על פי עקרון Aufbau, לפעמים האלקטרונים מתמלאים באורביטלים אלה עם יוצאים מן הכלל. לדוגמה, למסלול 4s יש אנרגיה נמוכה מזו של מסלול תלת -ממד למרות שתת -הקו 3 מגיע לפני מעטפת 4. כאן, סדר מילוי האלקטרונים באורביטלים שונה מהסדר הצפוי.

הזמנה צפויה

1s <2s <3s <3p <3d <4s <4p <4d <5s…

צו בפועל

1s <2s <3s <3p < 4s <3d <4p < 5 שניות <4d…

עם זאת, קשה לזכור את רמות האנרגיה של כל מסלול אחת אחת. לכן, אנו יכולים להשתמש בתרשים הבא כדי לקבוע את רמות האנרגיה בקלות.

איור 1: סדר רמות האנרגיה של אורביטלים

התמונה למעלה מציגה תרשים לקביעת רמות האנרגיה. כאן, אנו יכולים להשיג את סדר האורביטלים על ידי נתיב החצים. אחרי כל ראש חץ, התחל עם החץ הבא. בדרך זו קל להשיג את רמות האנרגיה.

מהו חוק הכלב

חוקו של הונד מסביר את סדר האלקטרונים המתמלאים באורביטלים של פגזי משנה. תת קליפות מורכבות מאורביטלים. מספר האורביטלים הנמצאים בקליפת משנה אחת שונה מקליפת משנה אחת לאחרת. לדוגמה, למעטפת s יש רק s-orbital, תת-sub p יש 3 אורביטלים p, ו- sub-shell מורכב מ -5 d-orbitals. לפיכך, צריך להיות סדר של מילוי אורביטלים אלה באלקטרונים. אחרת, אטומים אלה הופכים לבלתי יציבים.

מסלול אחד יכול להכיל 2 אלקטרונים לכל היותר. על פי הכלל של הונד, כל מסלול באותו תת קליפה נכבש לראשונה ביחד על ידי אלקטרונים לפני שהם מזווגים. המשמעות היא שאלקטרונים מתמלאים קודם כל כאלקטרונים לא מזווגים ואז מצמידים אותם. לכן, כאשר מקצים אלקטרונים לאורביטלים, פועלים לפי כלל זה. הסיבה לכך היא שאם יש אורביטלים עם זוגות אלקטרונים ואורביטלים ריקים באותה תת קליפה, מדובר בתצורה לא יציבה מכיוון שאלקטרונים טעונים שלילית ודוחים זה את זה כשהם נמצאים באותו מסלול. לכן, אלקטרונים נוטים להתארגן בצורה כזאת שבה המניעה בין האלקטרונים ממוזערת.

איור 2: אלקטרונים הכובשים אורביטלים

יתר על כן, כלל זה מסביר כי אלקטרונים מתמלאים באורביטלים באופן שיתאים ל"ספין "שלהם. במילים אחרות, לאלקטרונים באורביטלים תפוסים בודדים של אותה תת קליפה יש את אותו ספין. כאשר אלקטרונים אלה מזווגים, לשני אלקטרונים יש סיבובים מנוגדים על מנת למזער את הדחייה ביניהם. אלקטרון אחד של צמד האלקטרונים "מסתובב" ואילו האלקטרון השני "מסתובב".

איור 3: ספין של אלקטרונים באורביטלים

אם מסלול תפוס בנפרד, האלקטרון הזה יכול להיות "ספין-אפ" או "ספין-למטה". עם זאת, כאשר אלקטרון זה מזווג, לאלקטרון השני צריך להיות הסחרור ההפוך מאלקטרון זה. בדרך זו, הדחייה ממוזערת.

קווי דמיון בין עקרון Aufbau לשלטון Hund

ההבדל בין עקרון Aufbau לשלטון Hund

הַגדָרָה

עקרון Aufbau: עקרון Aufbau מסביר את הסדר שבו תת קליפות של אטום מלאות באלקטרונים.

חוק מאה: חוקו של הונד מסביר את הסדר בו ממלאים אורביטלים של פגזי משנה אלקטרונים.

תֵאוֹרִיָה

עקרון Aufbau: על פי עקרון Aufbau, תת קליפות מתמלאות מרמת האנרגיה הנמוכה ביותר לרמת האנרגיה הגבוהה ביותר.

חוק מאה: על פי שלטונו של הונד, אורביטלים נכבשים תחילה ביחד על ידי אלקטרונים, ואז הם מזווגים בהתאם לספינים שלהם.

רמות אנרגיה

עקרון Aufbau: עקרון Aufbau מתאר את הדרך בה האלקטרונים ממלאים פגזי משנה.

חוק מאה: הכלל של האנד מתאר את הדרך בה האלקטרונים ממלאים אורביטלים של פגזי משנה.

דחיות

עקרון Aufbau: עקרון Aufbau אינו מתאר את מזעור הדחייה בין האלקטרונים.

חוק מאה: הכלל של האונד מציין כיצד האלקטרונים ממלאים באופן למזער את הדחייה בין האלקטרונים.

סיכום

גם עקרון Aufbau וגם שלטון Hund חשובים מאוד בפיתוח המבנה האטומי של אטום מסוים. אם מספר האלקטרונים ידוע לאטום מסוים, אז נוכל לקבוע את התבנית שהאלקטרונים האלה מסודרים באטום זה בעזרת תיאוריות למעלה. ההבדל העיקרי בין עקרון Aufbau לכלל ה- Hund הוא שעיקרון Aufbau מציין את הסדר שבו תת קליפות מתמלאות באלקטרונים ואילו כלל Hund מציין את הדרך שבה האלקטרונים ממלאים את האורביטלים בתתי הקליפה.

הפניות:

1. "עקרון Aufbau." ויקיפדיה. קרן ויקימדיה, 21 ביולי 2017. אינטרנט. זמין פה. 02 באוגוסט 2017. 2. "כללי ציידים". כימיה LibreTexts. Libretexts, 21 ביולי 2016. אינטרנט. זמין פה. 02 באוגוסט 2017.

באדיבות התמונה:

1. "שלטון קלצ'קובסקי" מאת בונו ~ commonswiki מניח (בהתבסס על תביעות זכויות יוצרים) (CC BY-SA 3.0) באמצעות Commons Wikimedia2. "חנקן דיאגרמה מסלולית-חוק של מאה" מאת קרן CK-12 (רסטר), Adrignola (וקטור)-קובץ: כימיה תיכונית.pdf, עמוד 325 (Domínio público) באמצעות Commons Wikimedia3. "חוק של מאה" מאת קרן CK-12 (רסטר), אדריגנולה (וקטור)-קובץ: כימיה תיכונית.pdf, עמוד 323, (תחום ציבורי) באמצעות Commons Wikimedia