Pauli izslēgšanas princips pret Hunda likumu
Pēc atoma struktūras atrašanas bija tik daudz modeļu, lai aprakstītu, kā elektroni atrodas atomā. Šrēdingers nāca klajā ar ideju par "orbitālēm" atomā. Pauli izslēgšanas princips un Hunda likums ir arī izvirzīti, lai aprakstītu orbitāles un elektronus atomos.
Pauli izslēgšanas princips
Pauli izslēgšanas princips saka, ka diviem elektroniem vienā atomā nevar būt vienādi visi četri kvantu skaitļi. Atoma orbitāles raksturo trīs kvantu skaitļi. Tie ir galvenais kvantu skaitlis (n), leņķiskais impulss/azimutālais kvantu skaitlis (l) un magnētiskais kvantu skaitlis (ml). No tiem galvenais kvantu skaitlis nosaka apvalku. Tam var būt jebkura vesela skaitļa vērtība. Tas ir līdzīgs attiecīgā atoma periodam periodiskajā tabulā. Leņķiskā momenta kvantu skaitļa vērtības var būt no 0, 1, 2, 3 līdz n-1. Apakšapvalku skaits ir atkarīgs no šī kvantu skaitļa. Un l nosaka orbitāles formu. Piemēram, ja l=o, tad orbitāle ir s, bet p orbitālei l=1, d orbitālei l=2 un f orbitālei l=3. Magnētiskais kvantu skaitlis nosaka līdzvērtīgas enerģijas orbitāļu skaitu. Citiem vārdiem sakot, mēs tās saucam par deģenerētām orbitālēm. ml var būt vērtības no –l līdz +l. Izņemot šos trīs kvantu skaitļus, ir vēl viens kvantu skaitlis, kas nosaka elektronus. To sauc par elektronu griešanās kvantu skaitli (ms), un tam ir vērtības +1/2 un -1/2. Tātad, lai norādītu elektrona stāvokli atomā, mums jānorāda visi četri kvantu skaitļi. Elektroni atrodas atomu orbitālē, un tikai divi elektroni var dzīvot orbitālē. Turklāt šiem diviem elektroniem ir pretēji spini. Tāpēc Pauli izslēgšanas principā teiktais ir patiess. Piemēram, mēs ņemam divus elektronus 3p līmenī. Abiem elektroniem galvenais kvantu skaitlis ir 3. l ir 1, jo elektroni atrodas p orbitālē. ml ir -1, 0 un +1. Tāpēc ir 3 p deģenerētas orbitāles. Visas šīs vērtības ir vienādas abiem elektroniem, kurus mēs apsveram. Bet, tā kā abi elektroni atrodas vienā orbitālē, tiem ir pretēji spini. Tāpēc griešanās kvantu skaitlis ir atšķirīgs (vienam ir +1/2, bet otram -1/2).
Hunda noteikums
Hunda likumu var aprakstīt šādi.
“Visstabilākais elektronu izvietojums apakšapvalkos (deģenerētās orbitālēs) ir tas, kuram ir vislielākais paralēlo spinu skaits. Viņiem ir maksimālā daudzveidība.”
Saskaņā ar to katrs apakšapvalks piepildīsies ar elektronu paralēlā griešanās procesā, pirms tas tiks dubultā piepildīts ar citu elektronu. Šī piepildījuma modeļa dēļ elektroni ir mazāk aizsargāti no kodola; tādējādi tiem ir vislielākā elektronu un kodola mijiedarbība.
Kāda ir atšķirība starp Pauli izslēgšanas principu un Hunda likumu?
• Pauli izslēgšanas princips attiecas uz atoma kvantu skaitļiem. Hunda noteikums attiecas uz to, kā elektroni tiek piepildīti līdz atoma orbitālēm.
• Pauli izslēgšanas princips saka, ka katrā orbitālē ir tikai divi elektroni. Un Hunda noteikums saka, ka tikai pēc viena elektrona piepildīšanas katrā orbitālē notiks elektronu savienošana pārī.
• Pauli izslēgšanas princips apraksta, kā elektroniem vienā un tajā pašā orbitālē ir pretēji spini. To var izmantot, lai izskaidrotu Hunda likumu.
