Pauli-Ausschlussprinzip vs. Hund-Regel
Nachdem man die Atomstruktur gefunden hatte, gab es so viele Modelle, um zu beschreiben, wie die Elektronen in einem Atom leben. Schrödinger hatte die Idee, „Orbitale“in einem Atom zu haben. Das Pauli-Ausschlussprinzip und die Hund-Regel werden ebenfalls vorgeschlagen, um die Orbitale und Elektronen in Atomen zu beschreiben.
Pauli-Ausschlussprinzip
Pauli-Ausschlussprinzip besagt, dass keine zwei Elektronen in einem Atom alle vier Quantenzahlen gleich haben können. Orbitale eines Atoms werden durch drei Quantenzahlen beschrieben. Dies sind Hauptquantenzahl (n), Drehimpuls/Azimutalquantenzahl (l) und magnetische Quantenzahl (ml). Von diesen definiert die Hauptquantenzahl eine Schale. Es kann jeden ganzzahligen Wert annehmen. Dies ist vergleichbar mit der Periode des entsprechenden Atoms im Periodensystem. Die Drehimpulsquantenzahl kann Werte von 0, 1, 2, 3 bis n-1 annehmen. Die Anzahl der Unterschalen hängt von dieser Quantenzahl ab. Und l bestimmt die Form des Orbitals. Wenn zum Beispiel l=o, dann ist das Orbital s, und für das p-Orbital ist l=1, für das d-Orbital l=2 und für das f-Orbital l=3. Die magnetische Quantenzahl bestimmt die Anzahl der Orbitale gleicher Energie. Mit anderen Worten, wir nennen diese entarteten Orbitale. ml kann Werte von –l bis +l annehmen. Außer diesen drei Quantenzahlen gibt es noch eine weitere Quantenzahl, die die Elektronen definiert. Diese ist als Elektronenspinquantenzahl (ms) bekannt und hat die Werte +1/2 und -1/2. Um also den Zustand eines Elektrons in einem Atom zu spezifizieren, müssen wir alle vier Quantenzahlen spezifizieren. Elektronen befinden sich in Atomorbitalen und nur zwei Elektronen können in einem Orbital leben. Außerdem haben diese beiden Elektronen entgegengesetzte Spins. Daher ist das, was im Pauli-Ausschlussprinzip gesagt wird, wahr. Nehmen wir zum Beispiel zwei Elektronen im 3p-Niveau. Die Hauptquantenzahl für beide Elektronen ist 3. l ist 1, da sich die Elektronen in einem p-Orbital aufh alten. ml ist -1, 0 und +1. Daher gibt es 3 p entartete Orbitale. Alle diese Werte sind für beide betrachteten Elektronen gleich. Da sich die beiden Elektronen jedoch im selben Orbital befinden, haben sie entgegengesetzte Spins. Daher ist die Spinquantenzahl unterschiedlich (eine hat +1/2 und die andere hat -1/2).
Hund-Regel
Hund-Regel kann wie folgt beschrieben werden.
“Die stabilste Anordnung von Elektronen in den Unterschalen (entarteten Orbitalen) ist diejenige mit der größten Anzahl paralleler Spins. Sie haben die maximale Multiplizität.”
Danach füllt sich jede Unterschale mit einem Elektron im parallelen Spin, bevor sie doppelt mit einem anderen Elektron gefüllt wird. Aufgrund dieses Füllmusters werden Elektronen weniger vom Kern abgeschirmt; daher haben sie die höchsten Elektron-Kern-Wechselwirkungen.
Was ist der Unterschied zwischen dem Pauli-Ausschlussprinzip und der Hund-Regel?
• Das Pauli-Ausschlussprinzip handelt von Quantenzahlen eines Atoms. Die Hund-Regel beschreibt, wie Elektronen in die Orbitale eines Atoms gefüllt werden.
• Das Pauli-Ausschlussprinzip besagt, dass es nur zwei Elektronen pro Orbital gibt. Und die Hund-Regel besagt, dass erst nach dem Füllen eines Elektrons in jedes Orbital eine Elektronenpaarung stattfindet.
• Das Pauli-Ausschlussprinzip beschreibt, wie Elektronen in denselben Orbitalen entgegengesetzte Spins haben. Dies kann verwendet werden, um die Hund-Regel zu erklären.
