Pauliho princip vyloučení vs. Hundovo pravidlo
Po nalezení struktury atomu existovalo tolik modelů, které popisovaly, jak elektrony sídlí v atomu. Schrodinger přišel s myšlenkou mít „orbitaly“v atomu. Pauliho vylučovací princip a Hundovo pravidlo jsou také předloženy k popisu orbitalů a elektronů v atomech.
Pauliho princip vyloučení
Pauliho vylučovací princip říká, že žádné dva elektrony v jednom atomu nemohou mít všechna čtyři kvantová čísla stejná. Orbitaly atomu jsou popsány třemi kvantovými čísly. Jedná se o hlavní kvantové číslo (n), moment hybnosti/azimutální kvantové číslo (l) a magnetické kvantové číslo (ml). Z nich hlavní kvantové číslo definuje skořápku. Může nabývat libovolné celočíselné hodnoty. To je podobné periodě příslušného atomu v periodické tabulce. Kvantové číslo momentu hybnosti může mít hodnoty od 0, 1, 2, 3 do n-1. Počet dílčích slupek závisí na tomto kvantovém čísle. A l určuje tvar orbitalu. Například, jestliže l=o, pak je orbital s a pro orbital p l=1, pro orbital d l=2 a pro orbital f l=3. Magnetické kvantové číslo určuje počet orbitalů ekvivalentní energie. Jinými slovy, nazýváme tyto degenerované orbitaly. ml může mít hodnoty od –l do +l. Kromě těchto tří kvantových čísel existuje další kvantové číslo, které definuje elektrony. Toto je známé jako spinové kvantové číslo elektronů (ms) a má hodnoty +1/2 a -1/2. Abychom tedy specifikovali stav elektronu v atomu, musíme specifikovat všechna čtyři kvantová čísla. Elektrony sídlí v atomových orbitalech a v orbitalu mohou žít pouze dva elektrony. Dále, tyto dva elektrony mají opačné spiny. Proto platí, co je řečeno v Pauliho principu vyloučení. Například vezmeme dva elektrony v úrovni 3p. Principiální kvantové číslo pro oba elektrony je 3. l je 1, protože elektrony sídlí v orbitalu p. ml je -1, 0 a +1. Proto existují 3 p degenerované orbitaly. Všechny tyto hodnoty jsou stejné pro oba uvažované elektrony. Ale protože dva elektrony sídlí ve stejném orbitalu, mají opačné rotace. Proto je spinové kvantové číslo jiné (jedno má +1/2 a druhé -1/2).
Pravidlo Hund
Hundovo pravidlo lze popsat následovně.
„Nejstabilnější uspořádání elektronů v podslupkách (degenerované orbitaly) je takové, které má největší počet paralelních spinů. Mají maximální multiplicitu.”
Podle toho se každá podslupka naplní elektronem v paralelním spinu, než se zdvojnásobí dalším elektronem. Kvůli tomuto vzoru plnění jsou elektrony méně chráněny před jádrem; mají tedy nejvyšší elektronově-jaderné interakce.
Jaký je rozdíl mezi Pauliho vylučovacím principem a Hundovým pravidlem?
• Pauliho vylučovací princip je o kvantových číslech atomu. Hundovo pravidlo je o tom, jak jsou elektrony naplněny do orbitalů atomu.
• Pauliho vylučovací princip říká, že každý orbital má pouze dva elektrony. A Hundovo pravidlo říká, že pouze po naplnění jednoho elektronu do každého orbitalu dojde ke spárování elektronů.
• Pauliho vylučovací princip popisuje, jak elektrony ve stejných orbitalech mají opačné spiny. Toto může být použito k vysvětlení pravidla Hund.
