हंड नियम या अधिकतम बहुलता का सिद्धांत - रसायन विज्ञान - 2025

Hund की अधिकतम बहुलता या सिद्धांत के शासन की स्थापना की, अनुभव, कैसे कब्जा करने के लिए कक्षीय इलेक्ट्रॉनों ऊर्जा में पतित। यह नियम, जैसा कि इसके नाम से ही पता चलता है, 1927 में जर्मन भौतिक विज्ञानी फ्रेडरिक हंड से आया था, और तब से यह क्वांटम और स्पेक्ट्रोस्कोपिक रसायन विज्ञान में बहुत काम का है।

क्वांटम रसायन विज्ञान में वास्तव में तीन हंड के नियम लागू होते हैं; हालांकि, पहला एक इलेक्ट्रॉनिक परमाणु को कैसे संरचित किया जाए, इसकी बुनियादी समझ के लिए सबसे सरल है।

स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

हंड का पहला नियम, जो अधिकतम बहुलता है, तत्वों के इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन को समझने के लिए आवश्यक है; स्थापित करता है कि कक्षा में इलेक्ट्रॉनों का क्रम एक परमाणु (आयन या अणु) को अधिक स्थिरता के साथ उत्पन्न करने के लिए क्या होना चाहिए।

उदाहरण के लिए, ऊपर की छवि इलेक्ट्रॉन विन्यास की चार श्रृंखला दिखाती है; बक्से ऑर्बिटल्स का प्रतिनिधित्व करते हैं, और काले तीर इलेक्ट्रॉनों का प्रतिनिधित्व करते हैं।

पहली और तीसरी श्रृंखला इलेक्ट्रॉनों को व्यवस्थित करने के सही तरीकों से मेल खाती है, जबकि दूसरी और चौथी श्रृंखला इंगित करती है कि इलेक्ट्रॉनों को कक्षा में कैसे नहीं रखा जाना चाहिए।

हुंड के शासन के अनुसार कक्षीय भरण आदेश

यद्यपि अन्य दो हंड नियमों का कोई उल्लेख नहीं है, लेकिन भरण आदेश को सही ढंग से निष्पादित करना इन तीन नियमों को एक ही समय में लागू करना है।

छवि में कक्षा की पहली और तीसरी श्रृंखला आम में क्या है? वे सही क्यों हैं? शुरुआत के लिए, प्रत्येक कक्षीय केवल दो इलेक्ट्रॉनों को "घर" कर सकता है, यही वजह है कि पहला बॉक्स पूरा हो गया है। इसलिए भरने को दाईं ओर तीन बक्से या कक्षा के साथ जारी रखना चाहिए।

स्पिन संभोग

पहली श्रृंखला के प्रत्येक बॉक्स में ऊपर की ओर इशारा करते हुए एक तीर होता है, जो एक ही दिशा में स्पिन के साथ तीन इलेक्ट्रॉनों का प्रतीक है। इंगित करते समय, इसका मतलब है कि उनके स्पिन में +1/2 का मान है, और यदि वे नीचे इंगित करते हैं, तो उनके स्पिन में -1/2 का मान होगा।

ध्यान दें कि तीन इलेक्ट्रॉन विभिन्न ऑर्बिटल्स पर कब्जा कर लेते हैं, लेकिन अप्रकाशित स्पिन के साथ।

तीसरी श्रृंखला में, छठा इलेक्ट्रॉन विपरीत दिशा में एक स्पिन के साथ स्थित है, -1/2। यह चौथी श्रृंखला के लिए मामला नहीं है, जहां यह इलेक्ट्रॉन +1/2 के स्पिन के साथ कक्षीय में प्रवेश करता है।

और इसलिए, दो इलेक्ट्रॉनों, पहले कक्षीय की तरह, उनके स्पिन जोड़े होंगे (एक स्पिन +1/2 के साथ और दूसरा स्पिन -1/2 के साथ)।

बक्से या ऑर्बिटल्स की चौथी श्रृंखला पॉली अपवर्जन सिद्धांत का उल्लंघन करती है, जिसमें कहा गया है कि किसी भी इलेक्ट्रॉन में समान चार क्वांटम संख्या नहीं हो सकती है। हंड का नियम और पाउली का बहिष्करण सिद्धांत हमेशा हाथ से जाता है।

इसलिए, तीर को इस तरह से रखा जाना चाहिए कि जब तक वे सभी बक्से पर कब्जा न कर लें, तब तक वे अप्रकाशित हैं; और तुरंत बाद, वे विपरीत दिशा में इंगित करने वाले तीरों के साथ पूरा हो गए हैं।

समानांतर और एंटीपैरल समानांतर

यह पर्याप्त नहीं है कि इलेक्ट्रॉनों के पास उनके स्पिन जोड़े हैं: उन्हें समानांतर भी होना चाहिए। बक्से और तीर के प्रतिनिधित्व में यह एक दूसरे के समानांतर उनके सिरों के साथ उत्तरार्द्ध रखकर गारंटी है।

दूसरी श्रृंखला त्रुटि को प्रस्तुत करती है कि तीसरे बॉक्स में इलेक्ट्रॉन दूसरों के संबंध में अपने स्पिन को एक समान्तर अर्थ में मिलता है।

इस प्रकार, यह संक्षेप में कहा जा सकता है कि परमाणु की जमीनी स्थिति एक है जो हुंड के नियमों का पालन करती है, और इसलिए सबसे स्थिर इलेक्ट्रॉनिक संरचना है।

सैद्धांतिक और प्रायोगिक आधार बताता है कि जब एक परमाणु में अधिक संख्या में अप्रकाशित और समानांतर स्पिन वाले इलेक्ट्रॉन होते हैं, तो यह नाभिक और इलेक्ट्रॉनों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन में वृद्धि के परिणामस्वरूप स्थिर होता है; वृद्धि जो परिरक्षण प्रभाव के घटने के कारण है।

बहुलता

शुरुआत में 'गुणन' शब्द का उल्लेख किया गया था, लेकिन इस संदर्भ में इसका क्या अर्थ है? हंड का पहला नियम स्थापित करता है कि एक परमाणु के लिए सबसे स्थिर जमीन राज्य वह है जो स्पिन गुणा की अधिक संख्या प्रस्तुत करता है; दूसरे शब्दों में, वह जो अपने ऑर्बिटल्स को सबसे अधिक अप्रकाशित इलेक्ट्रॉनों के साथ प्रस्तुत करता है।

स्पिन की बहुलता की गणना करने का सूत्र है

2S + 1

जहाँ S, अप्रभावित इलेक्ट्रॉनों की संख्या को 1/2 से गुणा करता है। इस प्रकार, इलेक्ट्रॉनों की समान संख्या के साथ कई इलेक्ट्रॉनिक संरचनाएं होने से, 2S + 1 का अनुमान हर एक के लिए लगाया जा सकता है और उच्चतम गुणन मूल्य वाला सबसे स्थिर होगा।

आप स्पिन की पहली श्रृंखला के लिए तीन इलेक्ट्रॉनों के साथ स्पिन की बहुलता की गणना कर सकते हैं, जिसमें उनके स्पिन अद्वितीय और समानांतर हैं:

एस = 3 (1/2) = 3/2

और उसके बाद गुणा है

2 (3/2) + 1 = 4

यह हंड का पहला नियम है। सबसे स्थिर कॉन्फ़िगरेशन को अन्य मापदंडों को भी पूरा करना होगा, लेकिन रासायनिक समझ के उद्देश्यों के लिए वे पूरी तरह से आवश्यक नहीं हैं।

अभ्यास

एक अधातु तत्त्व

केवल वैलेंस शेल को माना जाता है, क्योंकि यह माना जाता है कि आंतरिक शेल पहले से ही इलेक्ट्रॉनों से भरा है। फ्लोरीन का इलेक्ट्रॉन विन्यास इसलिए 2s ² 2p ^{5 है} ।

एक 2 ऑर्बिटल को पहले और फिर तीन पी ऑर्बिटल्स से भरा जाना चाहिए। दो इलेक्ट्रॉनों के साथ 2 एस कक्षीय भरने के लिए, उन्हें इस तरह से जगह देने के लिए पर्याप्त है कि उनके स्पिन जोड़े हैं।

तीन 2p कक्षा के लिए अन्य पांच इलेक्ट्रॉनों को नीचे चित्रित किया गया है।

स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

लाल तीर ऑर्बिटल्स को भरने के लिए अंतिम इलेक्ट्रॉन का प्रतिनिधित्व करता है। ध्यान दें कि 2p ऑर्बिटल्स में प्रवेश करने वाले पहले तीन इलेक्ट्रॉनों को अनपेक्षित और उनके स्पिन के समानांतर रखा गया है।

फिर, चौथे इलेक्ट्रॉन से, यह दूसरे इलेक्ट्रॉन के साथ अपने स्पिन -1/2 को बाँधना शुरू करता है। पांचवां और आखिरी इलेक्ट्रॉन एक ही तरह से आगे बढ़ता है।

टाइटेनियम

टाइटेनियम का इलेक्ट्रॉन विन्यास 3D ² 4s ^{2 है} । चूंकि पाँच डी ऑर्बिटल्स हैं, इसलिए इसे बाईं ओर शुरू करने का सुझाव दिया गया है:

स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

इस बार 4s ऑर्बिटल भरने को दिखाया गया था। जैसे कि 3 डी ऑर्बिटल्स में केवल दो इलेक्ट्रॉन होते हैं, उनके अप्रकाशित और समानांतर स्पिन (नीले तीर) के साथ रखने पर लगभग कोई समस्या या भ्रम नहीं होता है।

लोहा

एक अन्य उदाहरण, और अंत में, लोहा है, एक धातु जो टाइटेनियम की तुलना में अपने डी ऑर्बिटल्स में अधिक इलेक्ट्रॉन है। इसका इलेक्ट्रॉन विन्यास 3D ⁶ 4s ^{2 है} ।

यदि यह हंड के शासन और पाउली अपवर्जन सिद्धांत के लिए नहीं थे, तो हमें नहीं पता होगा कि उनके पांच घ कक्षा में ऐसे छह इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था कैसे की जाए।

स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

हालांकि यह आसान लग सकता है, इन नियमों के बिना कई गलत संभावनाएं कक्षा के भरने के आदेश के बारे में उत्पन्न हो सकती हैं।

इसके लिए धन्यवाद, स्वर्ण तीर का अग्रिम तार्किक और नीरस है, जो कि पिछले इलेक्ट्रॉन से ज्यादा कुछ नहीं है जिसे कक्षा में रखा जा रहा है।

संदर्भ

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