اصل طرد پائولی و قاعده ی هوند

مفهوم این اصل آن است که در اتمهای چند الکترونی، الکترونها، ترازهای انرژی را به ترتیب پایداری آنها اشغال می‌کنند. یعنی ابتدا ترازی که در سطح پایین‌تری قرار دارد و درنتیجه پایدارتر است، از الکترون اشغال یا پر می‌شود و پس از پر شدن آن تراز، الکترونهای بعدی به تراز پایدارتر بعدی ( که پایداری آن از ترازی که پر شد کمتر است) وارد می‌شوند. این اصل را از این نظر، اصل بناگذاری اتم نامیده‌اند که با افزودن تدریجی الکترون به ترازهای انرژی اتم هیدروژن (با رعایت پایداری نسبی این ترازها)، می‌توان آرایش الکترونی اتمهای دیگر را بدست آورد. یک الگو برای ترتیب پایداری الکترونها الگوی مثلثی می‌باشد که اوربیتالها به صورت یک مثلث قرار گرفته‌اند.

ترتیب پر شدن اوربیتالهای یک تراز
برای تعیین آرایش الکترونی اتمها علاوه بر اینکه باید ترتیب انرژی و پایداری ترازها مورد توجه قرار گیرد، در مورد چگونگی اشغال شدن اوربیتالها به وسیله الکترونها نیز اصول و قواعدی وجود دارد که باید رعایت شوند. دو اصل و قاعده مهم عبارتند از: ۱- اصل‌ طرد پائولی ۲- قاعده‌ی هوند
اصل طرد پائولی را می‌توان این طور بیان کرد که ” در هیچ اتمی نمی‌توان دو الکترون یافت که چهار عدد کوانتومی n , l , ml , ms یکسان داشته باشند.” با توجه به اینکه هر تراز فرعی دارای اعداد کوانتومی n و lمشخص و ثابتی است، چند اوربیتالی که در یک تراز فرعی قرار می‌گیرند، در مقادیر ml متفاوت هستند. به عنوان مثال مقادیرn و l برای سه اوربیتال ۳p یکسان می‌باشد( n=3 , l=1) اما مقادیر ml برای سه اوربیتالpx , py , pz متفاوت بوده برابر -۱ و ۰ و +۱ می‌باشد. بنا به اصل طرد پائولی تک الکترونهایی که وارد این سه اوربیتال می‌شوند، می‌توانند دارای اسپین‌های یکسان ms های یکسان باشند، زیرا در مقادیر ml متفاوتند و اصل طرد پائولی حفظ می‌شود.
اما از آنجا که هر اوربیتال گنجایش دو الکترون دارد و هر دو الکترون یک اوربیتال به عنوان مثال اوربیتال ۳pyدارای سه عدد کوانتومی n , l , ml یکسان هستند، برای حفظ اصل طرد پائولی باید عدد کوانتومی آخر آنها یعنی ms متفاوت باشد. عدد کوانتومی اسپین الکترون نیز فقط دو مقدار ۲/۱ + و ۲/۱- را می‌تواند داشته باشد. پس الکترونهای موجود در یک اوربیتال برای اینکه چهار عدد کوانتومی آنها یکسان نشود، یکی دارایms=-1/2 و دیگری دارای ms=+1/2 می‌گردند.
پس برای رعایت اصل طرد پائولی، فقط دو الکترون می‌تواند در هر اوربیتال وارد شود. زیرا اگر الکترون سومی وارد شود، در آن صورت عدد کوانتومی اسپین آن با یکی از دو الکترون قبلی برابر شده و درنتیجه اصل طرد پائولی نقض خواهد شد.
قاعده هوند هم بیان می‌کند که هر گاه الکترونها، چند اوربیتال هم‌تراز در اختیار داشته باشند، ابتدا به هر اوربیتال یک الکترون وارد می‌شود و وقتی هر یک از اوربیتالها دارای یک الکترون شدند، آنگاه الکترونهای بعدی، وارد اوربیتالهای تک الکترونی شده و آنها را جفت می‌کنند. اساس قاعده هوند بر این است که از آنجا الکترونها دارای بار منفی هستند، هر چه در اوربیتالهای یک تراز بیشتر پخش شوند، فاصله بیشتری با یکدیگر پیدا کرده و میزان دافعه الکتروستاتیکی بین آنها کاهش یافته و اتم وضعیت پایدارتری پیدا می‌کند.

منبع : سایت جهان تاب

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

لطفا جواب را وارد کنید : *