Pauli kizárási elv vs Hund szabály
Miután megtaláltuk az atomszerkezetet, nagyon sok modell készült annak leírására, hogy az elektronok hogyan helyezkednek el egy atomban. Schrodinger azzal az ötlettel állt elő, hogy egy atomban legyenek „pályák”. A Pauli-kizárási elvet és a Hund-szabályt szintén előterjesztik az atomokban lévő pályák és elektronok leírására.
Pauli kizárási elve
A Pauli-kizárási elv azt mondja, hogy egy atomban nem lehet két elektronnak egyforma a négy kvantumszáma. Az atomok pályáit három kvantumszám írja le. Ezek a főkvantumszám (n), a szögimpulzus/azimutális kvantumszám (l) és a mágneses kvantumszám (ml). Ezekből a főkvantumszám meghatároz egy héjat. Bármilyen egész értéket vehet fel. Ez hasonló az adott atom periódusához a periódusos rendszerben. A szögimpulzus-kvantumszám értéke 0, 1, 2, 3 és n-1 között lehet. Az alhéjak száma ettől a kvantumszámtól függ. És l határozza meg a pálya alakját. Például, ha l=o, akkor a pálya s, és p pálya esetén l=1, d pályánál l=2, és f orbitálnál l=3. A mágneses kvantumszám határozza meg az egyenértékű energiájú pályák számát. Más szavakkal, ezeket degenerált pályáknak nevezzük. ml értékei lehetnek –l és +l között. A három kvantumszámon kívül van egy másik kvantumszám, amely meghatározza az elektronokat. Ezt elektron spin-kvantumszámnak nevezik (ms), és értéke +1/2 és -1/2. Tehát az elektron állapotának meghatározásához egy atomban meg kell adnunk mind a négy kvantumszámot. Az elektronok atomi pályákon tartózkodnak, és csak két elektron élhet egy pályán. Továbbá ennek a két elektronnak ellentétes spinje van. Ezért igaz, ami a Pauli-féle kizárási elvben van. Például veszünk két elektront 3p szinten. Mindkét elektron elvi kvantumszáma 3. l értéke 1, mivel az elektronok egy p pályán helyezkednek el. ml értéke -1, 0 és +1. Ezért vannak 3 p degenerált pályák. Mindezek az értékek azonosak mindkét vizsgált elektronra. De mivel a két elektron ugyanazon a pályán található, ellentétes spinjeik vannak. Ezért a spinkvantumszám eltérő (az egyiknek +1/2, a másiknak -1/2).
Hund szabály
A Hund szabály a következőképpen írható le.
„Az elektronok legstabilabb elrendezése az alhéjakban (degenerált pályákon) az, amelyikben a legtöbb párhuzamos spin található. Maximális sokaságuk van."
Eszerint minden egyes alhéj megtelik egy elektronnal párhuzamos spinben, mielőtt kétszeresen megtelne egy másik elektronnal. E kitöltési mintázat miatt az elektronok kevésbé vannak árnyékolva az atommagtól; így ezek rendelkeznek a legnagyobb elektron-nukleáris kölcsönhatásokkal.
Mi a különbség a Pauli-kizárási elv és a Hund-szabály között?
• A Pauli-kizárási elv az atomok kvantumszámairól szól. A Hund-szabály arról szól, hogyan töltődnek fel az elektronok egy atom pályájára.
• A Pauli-kizárási elv azt mondja, hogy pályánként csak két elektron van. A Hund-szabály pedig azt mondja, hogy csak azután megy végbe az elektronpárosítás, ha minden pályára egy elektront megtöltünk.
• A Pauli-kizárási elv leírja, hogy az azonos pályán lévő elektronok spinje ellentétes. Ez felhasználható a Hund-szabály magyarázatára.
