Što je Hundovo pravilo?

Korišteno u fizici, Hundovo pravilo se bavi rasporedom elektrona u orbitalama atoma. Hundovo pravilo pokazuje da za bilo koju grupu orbitala, ili podljuska, na energetskoj razini, svaka orbitala mora sadržavati jedan elektron, svaki se vrti u istom smjeru, prije nego što se elektroni mogu upariti u orbitalama. Pravilo je važno za razumijevanje određenih ponašanja u atomima, kao što je magnetizam u metalima.

U središtu atoma nalazi se jezgra. Jezgra sadrži čestice koje se nazivaju protoni – koji su pozitivno nabijeni – i čestice zvane neutroni, koji su neutralni. Oko jezgre se kreću sitne čestice zvane elektroni, koji su negativno nabijeni. Elektroni se kreću ili vrte u određenim područjima oko jezgre, koja se nazivaju orbitale, i mogu imati još jedan elektron koji dijeli njegovu orbitu. Kada se to dogodi, elektroni će se okretati u suprotnim smjerovima.

Osim spinova, orbitale elektrona također su definirane podljuskama i energetskim razinama. Podljuske su označene slovima s, p, d i f i označavaju određene orbitale ili skupine orbitala koje se javljaju na različitim energetskim razinama atoma. Postoje četiri razine energije osnovnog stanja koje sadrže više podljuska kako se povećavaju. Na primjer, prva energetska razina sadrži samo s podljusku, druga energetska razina ima s podljusku i ap podljusku, i tako dalje. Pojednostavljeno rečeno, što atom posjeduje više elektrona, to je prisutno više podljuska i razina energije.

Na primjer, vodik sadrži samo jedan elektron, tako da ima samo jednu podljusku, s, na prvoj energetskoj razini. Suprotno tome, željezo sadrži 26 elektrona, tako da ima četiri s podljuske, po jednu za svaku energetsku razinu; dvije p podljuske, od kojih svaka sadrži tri orbitale, smještene u energetskim razinama dva i tri; i jedna d podljuska, koja sadrži pet orbitala, na energetskoj razini tri.

Usredotočujući se na vanjsku ljusku, Hundovo pravilo određuje kako su elektroni raspoređeni u orbitalama ili njihovu konfiguraciju. Nadovezujući se na koncept da samo dva elektrona mogu zauzeti danu orbitalu i elektrone u istoj orbitalnoj vrtnji u suprotnim smjerovima, Hundovo pravilo kaže da elektroni uvijek moraju ispuniti sve prazne orbitale u podljusci prije uparivanja s elektronima. Također kaže da se pri popunjavanju praznih orbitala svaki nespareni elektron mora okretati u istom smjeru. Budući da podljuska mora biti potpuno puna prije nego što elektroni popune druge ljuske, ovo pravilo stvarno stupa na snagu samo za posljednju ispunjenu podljusku.

Na primjer, željeznih 26 elektrona u potpunosti ispunjava svaku njegovu podljusku do posljednje, 3d podljuske. Ovdje je ostalo šest elektrona da popune pet orbitala. Prvih pet elektrona, koji se svi vrte u istom smjeru, svaki će zauzeti orbitalu, a šesti će se upariti s elektronom na prvoj orbitali, vrteći se u suprotnom smjeru. Upravo taj fenomen, s nizom nesparenih elektrona koji se svi vrte u istom smjeru, omogućuje da predmeti postanu magnetski. Suprotno tome, kada su svi elektroni u vanjskoj ljusci upareni, kao što je slučaj s plemenitim plinovima, atomi su potpuno stabilni.