Принцип Ауфбау и правило Хунда

Напомним, что атомные орбитали имеют разную энергию и могут вмещать по два электрона каждая. Принцип Ауфбау диктует распределение электронов между подуровнями атома, а правило максимальной множественности Хунда объясняет заполнение орбиталей в подуровнях. Принцип Ауфбау гласит, что в основном состоянии электроны заполняют атомные орбитали от самой низкой энергии к самой высокой, чтобы достичь конфигурации с самой низкой энергией.Хотя энергия обычно увеличивается с увеличением числа оболочек, большее проникновение s-орбиталей часто приводит к тому, что 4-s и 5-s орбитали имеют более низкие энергии, чем 3-d и 4-d орбитали соответственно. Порядок можно запомнить с помощью диаграмм, подобных этой, где путь стрелки показывает последовательность, в которой электроны распределяются по орбиталям. Рассмотрите возможность записи электронной конфигурации для углерода элемента с атомным номером шесть.Безусловно, 1-s орбиталь с наименьшей энергией должна быть заполнена раньше, чем 2-s. Каждая орбиталь может содержать максимум два электрона. Пятый электрон попадает в подуровень 2-p.Но какую из трех 2-p орбиталей он заселяет? Итак! Предполагается, что орбитали в любом подуровне вырождены, что означает, что они имеют одинаковую энергию.Таким образом, пятый электрон может попасть на любую из трех вырожденных 2-p орбиталей. А шестой электрон? Попадает ли он на 2-p орбиталь с электроном или на одну из вакантных 2-p орбиталей?Согласно правилу максимальной множественности Хунда, электроны по отдельности занимают все орбитали данного энергетического уровня, прежде чем они начнут образовывать пары, и неспаренные электроны не могут иметь противоположные спины:их спины должны быть параллельны. Следовательно, для углерода 2-p электроны должны занимать две разные орбитали и иметь параллельные спины. Таким образом, электроны могут распространяться по большей площади.Это уменьшает их экранирование друг от друга, тем самым сводя к минимуму энергию атома. В случае азота каждая из трех 2-p орбиталей занята одним электроном. Для кислорода, как только вырожденные 2-p орбитали заполняются одним электроном каждая, последний электрон должен образовывать пару с другим 2-p электроном.У атома два неспаренных электрона. Электронная конфигурация неона показывает, что самая внешняя оболочка заполнена до максимальной емкости в восемь электронов. Неон имеет два электрона, называемых ядерными электронами на внутренней оболочке, и восемь электронов, называемых валентными электронами, на внешней оболочке.