ATURAN HUND ATAU PRINSIP KESERBARAGAMAN MAKSIMUM - KIMIA - 2025

The Hund 's aturan multiplisitas maksimum atau prinsip didirikan, secara empiris, bagaimana menempati elektron orbital merosot menjadi energi. Aturan ini, seperti yang ditunjukkan oleh namanya saja, berasal dari fisikawan Jerman Friedrich Hund, pada tahun 1927, dan sejak itu sangat berguna dalam kimia kuantum dan spektroskopi.

Sebenarnya ada tiga aturan Hund yang diterapkan dalam kimia kuantum; Namun, yang pertama adalah yang paling sederhana untuk pemahaman dasar tentang bagaimana menyusun atom secara elektronik.

Sumber: Gabriel Bolívar

Aturan pertama Hund, yaitu multiplisitas maksimum, penting untuk memahami konfigurasi elektronik elemen; menetapkan urutan elektron di orbital untuk menghasilkan atom (ion atau molekul) dengan stabilitas yang lebih besar.

Sebagai contoh, gambar di atas menunjukkan empat rangkaian konfigurasi elektron; kotak mewakili orbital, dan panah hitam mewakili elektron.

Deret pertama dan ketiga sesuai dengan cara yang benar untuk menyusun elektron, sedangkan deret kedua dan keempat menunjukkan bagaimana elektron tidak boleh ditempatkan di orbital.

Urutan pengisian orbital menurut aturan Hund

Meskipun dua aturan Hund lainnya tidak disebutkan, menjalankan urutan pengisian dengan benar secara implisit menerapkan ketiga aturan ini pada waktu yang sama.

Apa kesamaan seri orbital pertama dan ketiga pada gambar? Mengapa mereka benar? Sebagai permulaan, setiap orbital hanya dapat "menampung" dua elektron, itulah sebabnya kotak pertama lengkap. Oleh karena itu, pengisian harus dilanjutkan dengan tiga kotak atau orbital di sebelah kanan.

Berputar kawin

Setiap kotak dari deret pertama memiliki panah yang mengarah ke atas, yang melambangkan tiga elektron dengan putaran searah. Saat mengarah ke atas, artinya putaran mereka memiliki nilai +1/2, dan jika mengarah ke bawah, putarannya akan memiliki nilai -1/2.

Perhatikan bahwa tiga elektron menempati orbital yang berbeda, tetapi dengan putaran tidak berpasangan.

Pada deret ketiga, elektron keenam terletak dengan putaran berlawanan arah, -1/2. Tidak demikian halnya dengan deret keempat, di mana elektron ini memasuki orbital dengan putaran +1/2.

Jadi, dua elektron, seperti orbital pertama, akan berpasangan (satu dengan spin +1/2 dan yang lainnya dengan spin -1/2).

Rangkaian kotak atau orbital keempat melanggar prinsip pengecualian Pauli, yang menyatakan bahwa tidak ada elektron yang dapat memiliki empat bilangan kuantum yang sama. Aturan Hund dan prinsip pengecualian Pauli selalu berjalan seiring.

Oleh karena itu, panah harus ditempatkan sedemikian rupa sehingga tidak berpasangan sampai memenuhi semua kotak; dan segera setelah itu, mereka selesai dengan panah yang menunjuk ke arah yang berlawanan.

Putaran paralel dan antiparalel

Tidaklah cukup bahwa elektron berpasangan dengan spin: mereka juga harus paralel. Ini dalam representasi kotak dan panah dijamin dengan menempatkan yang terakhir dengan ujungnya sejajar satu sama lain.

Deret kedua menyajikan kesalahan bahwa elektron di kotak ketiga memenuhi spinnya dalam arti antiparalel sehubungan dengan yang lain.

Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa keadaan dasar atom adalah yang mematuhi aturan Hund, dan karenanya memiliki struktur elektronik paling stabil.

Dasar teori dan eksperimental menyatakan bahwa ketika sebuah atom memiliki elektron dengan jumlah yang lebih besar dari spin tak berpasangan dan paralel, ia menjadi stabil sebagai hasil dari peningkatan interaksi elektrostatis antara inti dan elektron; peningkatan yang disebabkan penurunan efek perisai.

Beragam

Kata 'multiplisitas' telah disebutkan di awal, tetapi apa artinya dalam konteks ini? Aturan pertama Hund menetapkan bahwa keadaan dasar yang paling stabil untuk sebuah atom adalah yang menghasilkan lebih banyak keragaman spin; dengan kata lain, orbital yang menampilkan jumlah elektron tak berpasangan tertinggi.

Rumus untuk menghitung banyaknya spin adalah

2S + 1

Dimana S sama dengan banyaknya elektron tidak berpasangan dikalikan 1/2. Jadi, memiliki beberapa struktur elektronik dengan jumlah elektron yang sama, 2S + 1 dapat diperkirakan untuk masing-masing struktur dan struktur dengan nilai multiplisitas tertinggi akan menjadi yang paling stabil.

Anda dapat menghitung banyaknya putaran untuk rangkaian orbital pertama dengan tiga elektron dengan putarannya tak tertandingi dan paralel:

S = 3 (1/2) = 3/2

Dan keanekaragaman itu kemudian

2 (3/2) + 1 = 4

Ini adalah aturan pertama Hund. Konfigurasi paling stabil juga harus memenuhi parameter lain, tetapi untuk tujuan pemahaman kimia, parameter tersebut tidak sepenuhnya diperlukan.

Latihan

Fluor

Hanya kulit valensi yang dipertimbangkan, karena diasumsikan bahwa kulit bagian dalam telah diisi dengan elektron. Konfigurasi elektron fluor oleh karena itu adalah 2s ² 2p ⁵ .

Orbital 2s harus diisi terlebih dahulu, kemudian tiga orbital p. Untuk mengisi orbital 2s dengan dua elektron, cukup dengan menempatkan keduanya sedemikian rupa sehingga putarannya berpasangan.

Lima elektron lainnya untuk tiga orbital 2p disusun seperti yang diilustrasikan di bawah ini.

Sumber: Gabriel Bolívar

Panah merah melambangkan elektron terakhir yang mengisi orbital. Perhatikan bahwa tiga elektron pertama yang memasuki orbital 2p ditempatkan tidak berpasangan dan putarannya paralel.

Kemudian, dari elektron keempat, ia mulai memasangkan spin -1/2 dengan elektron lainnya. Elektron kelima dan terakhir berjalan dengan cara yang sama.

Titanium

Konfigurasi elektron titanium adalah 3d ² 4s ² . Karena ada lima orbital d, disarankan untuk memulai dari sisi kiri:

Sumber: Gabriel Bolívar

Kali ini pengisian orbital 4s ditampilkan. Karena hanya ada dua elektron di orbital 3d, hampir tidak ada masalah atau kebingungan saat menempatkannya dengan putaran tak sejajar dan tak berpasangan (panah biru).

Besi

Contoh lain, dan terakhir, adalah besi, logam yang memiliki lebih banyak elektron di orbital dnya daripada titanium. Konfigurasi elektronnya adalah 3d ⁶ 4s ² .

Jika bukan karena aturan Hund dan prinsip pengecualian Pauli, kita tidak akan tahu bagaimana menyusun enam elektron tersebut dalam lima orbital dnya.

Sumber: Gabriel Bolívar

Meskipun kelihatannya mudah, tanpa aturan-aturan ini banyak kemungkinan yang salah dapat muncul berkenaan dengan urutan pengisian orbital.

Berkat ini, kemajuan panah emas adalah logis dan monoton, yang tidak lebih dari elektron terakhir yang ditempatkan di orbital.

Referensi

1. Serway & Jewett. (2009). Fisika: untuk sains dan teknik dengan Fisika Modern. Volume 2. (edisi ketujuh). Pembelajaran Cengage.
2. Glasstone. (1970). Buku teks kimia fisik. Dalam kinetika Kimia. Edisi kedua. D.Van Nostrand, Perusahaan, Inc.
3. Méndez A. (21 Maret 2012). Aturan Hund. Dipulihkan dari: quimica.laguia2000.com
4. Wikipedia. (2018). Aturan multiplisitas maksimum Hund. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
5. Kimia LibreTexts. (23 Agustus 2017). Aturan Hund. Diperoleh dari: chem.libretexts.org
6. Nave R. (2016). Aturan Hund. Diperoleh dari: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu