亨德的规则是什么(Hund's Rule)？

在物理学中，Hund~s规则用于描述原子轨道中电子的排列。Hund~s规则表明，对于一个能级上的任何一组轨道或子壳层，每个轨道必须包含一个电子，每个电子以相同的方向旋转，在电子可以在轨道上配对之前。这条规则对于理解原子的某...

在物理学中，Hund~s规则用于描述原子轨道中电子的排列。Hund~s规则表明，对于一个能级上的任何一组轨道或子壳层，每个轨道必须包含一个电子，每个电子以相同的方向旋转，在电子可以在轨道上配对之前。这条规则对于理解原子的某些行为非常重要，比如金属中的磁性。原子中心有烧杯的科学家就是原子核。原子核含有质子（带正电荷）和中子粒子，它们是中性的。围绕原子核运动的是带负电的电子微粒。电子在原子核周围的特定区域移动或旋转，称为轨道，它们可能有另一个电子共享其轨道。当这种情况发生时，电子将朝相反的方向旋转。除了自旋，电子轨道也由亚壳层和能级定义。子壳层用字母s、p、d和f标记，表示原子不同能级上的某些轨道或轨道组。有四个基态能级，随着子壳层的增加，它们包含更多的子壳层。例如，第一个能级只有一个s子壳层，第二个能级有一个s子壳层和一个p子壳层，以此类推。简单地说，一个原子拥有的电子越多，子壳层和能级就越多。例如，氢只含有一个电子，所以在第一个能级上只有一个亚壳层，即s。反之，铁包含26个电子，所以它有四个s亚壳层，每个能级一个；两个p子壳层，每个包含三个轨道，分别位于2和3能级；1个d亚壳层，包含5个轨道，在能级3Hund~s规则聚焦于外层，决定了电子在轨道上的排列方式，或者说它们的构型。基于只有两个电子可以占据一个给定的轨道，并且同一个轨道上的电子旋转方向相反的概念，Hund~s规则规定电子必须总是填满所有的空轨道在与电子配对之前的一个子壳层。它还说，当填充空轨道时，每个未配对的电子都必须旋转相同的方向。由于在电子填充其他壳层之前，一个子壳层必须完全填满，所以这个规则只对最后一个填充的次壳层有效。例如，铁的26个电子填满了每一个它的子壳层一直到最后一个，三维子壳层。这里，剩下六个电子填充五个轨道。前五个电子旋转方向相同，各自占据一个轨道，第六个电子与第一个轨道上的电子配对，旋转方向相反。这就是这种现象，当许多未配对的电子都以相同的方向旋转，这就使得物体具有磁性，反之，当外层的所有电子都配对时，例如与惰性气体，原子就完全稳定了。

发表于 2020-09-17 20:32
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分类：科学教育

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