亨德的規則是什么(Hund's Rule)？

在物理學中，Hund~s規則用于描述原子軌道中電子的排列。Hund~s規則表明，對于一個能級上的任何一組軌道或子殼層，每個軌道必須包含一個電子，每個電子以相同的方向旋轉，在電子可以在軌道上配對之前。這條規則對于理解原子的某...

在物理學中，Hund~s規則用于描述原子軌道中電子的排列。Hund~s規則表明，對于一個能級上的任何一組軌道或子殼層，每個軌道必須包含一個電子，每個電子以相同的方向旋轉，在電子可以在軌道上配對之前。這條規則對于理解原子的某些行為非常重要，比如金屬中的磁性。原子中心有燒杯的科學家就是原子核。原子核含有質子（帶正電荷）和中子粒子，它們是中性的。圍繞原子核運動的是帶負電的電子微粒。電子在原子核周圍的特定區域移動或旋轉，稱為軌道，它們可能有另一個電子共享其軌道。當這種情況發生時，電子將朝相反的方向旋轉。除了自旋，電子軌道也由亞殼層和能級定義。子殼層用字母s、p、d和f標記，表示原子不同能級上的某些軌道或軌道組。有四個基態能級，隨著子殼層的增加，它們包含更多的子殼層。例如，第一個能級只有一個s子殼層，第二個能級有一個s子殼層和一個p子殼層，以此類推。簡單地說，一個原子擁有的電子越多，子殼層和能級就越多。例如，氫只含有一個電子，所以在第一個能級上只有一個亞殼層，即s。反之，鐵包含26個電子，所以它有四個s亞殼層，每個能級一個；兩個p子殼層，每個包含三個軌道，分別位于2和3能級；1個d亞殼層，包含5個軌道，在能級3Hund~s規則聚焦于外層，決定了電子在軌道上的排列方式，或者說它們的構型。基于只有兩個電子可以占據一個給定的軌道，并且同一個軌道上的電子旋轉方向相反的概念，Hund~s規則規定電子必須總是填滿所有的空軌道在與電子配對之前的一個子殼層。它還說，當填充空軌道時，每個未配對的電子都必須旋轉相同的方向。由于在電子填充其他殼層之前，一個子殼層必須完全填滿，所以這個規則只對最后一個填充的次殼層有效。例如，鐵的26個電子填滿了每一個它的子殼層一直到最后一個，三維子殼層。這里，剩下六個電子填充五個軌道。前五個電子旋轉方向相同，各自占據一個軌道，第六個電子與第一個軌道上的電子配對，旋轉方向相反。這就是這種現象，當許多未配對的電子都以相同的方向旋轉，這就使得物體具有磁性，反之，當外層的所有電子都配對時，例如與惰性氣體，原子就完全穩定了。

發表于 2020-09-17 20:32
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分類：科學教育

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