Verschil tussen het Aufbau-principe en de Hund-regel

Belangrijkste verschil - Principe Aufbau vs Hund's Rule

De ontwikkeling van de atoomstructuur begon met de moderne atoomtheorie van Dalton. Het stelde dat alle materie uit atomen bestaat en dat atomen niet verder in kleinere deeltjes kunnen worden verdeeld. Later werd echter gevonden dat het atoom verder kan worden onderverdeeld in subatomaire deeltjes na de ontdekking van het elektron door J.J. Thompson, de ontdekking van de kern door Rutherford en het concept van elektron-orbitalen van Niels Bohr. De structuur van het atoom dat momenteel wordt geaccepteerd omvat details over elektronenschillen, subshells en orbitalen. De manier waarop elektronen deze schalen en orbitalen vullen, kan worden beschreven aan de hand van het Aufbau-principe en de regel van de Hund. Het belangrijkste verschil tussen Aufbau Principe en Hund's Rule is dat Aufbau-principe geeft de volgorde aan waarin subshells zijn gevuld met elektronen, terwijl Hund's regel de volgorde aangeeft waarin orbitalen van subshells zijn gevuld met elektronen.

Key Areas Covered

1. Wat is Aufbau-principe
      - Theorie, uitleg met voorbeelden
2. Wat is de regel van Hund
      - Theorie, uitleg met voorbeelden
3. Wat zijn de overeenkomsten tussen Aufbau-principe en Hund's Rule
      - Overzicht van gemeenschappelijke functies
4. Wat is het verschil tussen Aufbau-principe en Hund's Rule
      - Vergelijking van belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen: Atoom, Aufbau Principe, Electron, Hund's Rule, Orbital

Wat is Aufbau-principe

Aufbau principe stelt dat de volgorde van het vullen van elektronen in subschalen van een atoom plaatsvindt van het laagste energieniveau tot het hoogste energieniveau. Met andere woorden, wanneer elektronen in de orbitalen van een atoom worden opgevuld, vullen de elektronen eerst de orbitalen die zich in het laagste energieniveau bevinden voordat ze de hoge energieniveaus vullen.  

Over het algemeen neemt de energie toe in de orde van 1 < 2 < 3 < 4 in the shell level and s < p < d < f in orbital level. For example, an s, p, d or f orbital in the 2^nd shell moet altijd een lagere energie hebben dan die van de 3^rd shell. Maar volgens het principe van Aufbau worden elektronen soms met uitzonderingen in deze orbitalen opgevuld. De 4s-orbitaal heeft bijvoorbeeld een lage energie dan die van de 3d-baan hoewel de subshell 3 voor subshell 4 komt. Hier is de volgorde waarin elektronen in orbitalen worden opgevuld anders dan de verwachte volgorde.

Verwachte bestelling

1s < 2s < 3s < 3p < 3d < 4s < 4p < 4d < 5s…

Werkelijke volgorde

1s < 2s < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d…

Het is echter moeilijk om de energieniveaus van elke orbitaal één voor één te onthouden. Daarom kunnen we het volgende diagram gebruiken om de energieniveaus gemakkelijk te bepalen.

Figuur 1: Volgorde van de energieniveaus van orbitalen

De bovenstaande afbeelding toont een diagram voor het bepalen van energieniveaus. Hier kunnen we de volgorde van de orbitalen verkrijgen door het pad van de pijlen te volgen. Na elke pijlpunt begint u met de volgende pijl. Op deze manier is het eenvoudig om de energieniveaus te bepalen.

Wat is de regel van Hund

De regel van Hund verklaart de volgorde van de elektronen die invallen in de orbitalen van de subschalen. Subschalen zijn samengesteld uit orbitalen. Het aantal orbitalen in de ene subshell verschilt van de ene subshell tot de andere. De subshell heeft bijvoorbeeld slechts één s-orbitaal, p-subshell heeft 3 p-orbitalen en d subshell is samengesteld uit 5 d-orbitalen. Er zou dus een volgorde moeten zijn om deze orbitalen te vullen met elektronen. Anders worden deze atomen onstabiel.

Eén orbitaal kan maximaal 2 elektronen bevatten. Volgens Hund's regel wordt elke baan in dezelfde subshell eerst alleen bezet door elektronen voordat ze paren. Dit betekent dat elektronen eerst worden opgevuld als ongepaarde elektronen en vervolgens worden gekoppeld. Daarom, bij het toewijzen van elektronen aan orbitalen, wordt deze regel gevolgd. Dit komt omdat, als er orbitalen zijn met elektronenparen en lege orbitalen in dezelfde subshell, het een onstabiele configuratie is omdat elektronen negatief geladen zijn en elkaar afstoten wanneer ze zich in dezelfde baan bevinden. Daarom hebben elektronen de neiging om op zo'n manier te ordenen dat afstoting van elektronen tot een minimum wordt beperkt.

Figuur 2: Elektronen die orbitalen bezetten

Verder legt deze regel uit dat elektronen op een zodanige manier zijn gevuld met orbitalen dat ze overeenkomen met hun 'spin'. Met andere woorden, elektronen in afzonderlijk bezet-orbitalen van dezelfde subschaal hebben dezelfde spin. Wanneer deze elektronen gepaard worden, hebben twee elektronen tegenovergestelde spins om de afstoting tussen hen te minimaliseren. Een elektron van het elektronenpaar "spin-up" terwijl de andere elektron "spin-down."

Figuur 3: Spin van elektronen in orbitalen

Als een baan alleen bezet is, kan dat elektron "spin-up" of "spin-down" zijn. Als dat elektron echter gepaard is, zou het andere elektron de tegenovergestelde draaiing van dit elektron moeten hebben. Op deze manier wordt de afstoting geminimaliseerd.  

Overeenkomsten tussen Aufbau-principe en Hund's Rule

• Zowel het Aufbau-principe als de Hund-regel geeft de volgorde aan waarin de energieniveaus van een atoom zijn gevuld met elektronen.

Verschil tussen het Aufbau-principe en de Hund-regel

Definitie

Aufbau-principe: Aufbau-principe verklaart de volgorde waarin subshells van een atoom zijn gevuld met elektronen.  

Hund's Rule: De regel van Hund verklaart de volgorde waarin orbitalen van subshells gevulde elektronen zijn.

Theorie

Aufbau-principe:  Volgens het Aufbau-principe worden subshells gevuld van het laagste energieniveau tot het hoogste energieniveau.

Hund's Rule: Volgens Hund's regel worden orbitalen eerst alleen bezet door elektronen, daarna worden ze gekoppeld aan hun spins.

Energie niveau

Aufbau-principe: Aufbau-principe beschrijft de manier waarop elektronen subschalen vullen.

Hund's Rule: De regel van Hund beschrijft de manier waarop elektronen orbitalen van subschalen vullen.

afstoting

Aufbau-principe: Aufbau-principe beschrijft niet de minimalisatie van afstotingen tussen elektronen.

Hund's Rule: De regel van Hund geeft aan hoe elektronen op een manier worden gevuld om de afstoting tussen elektronen tot een minimum te beperken.

Conclusie

Zowel het principe van Aufbau als de regel van Hund zijn erg belangrijk bij het ontwikkelen van de atoomstructuur van een bepaald atoom. Als het aantal elektronen bekend is voor een bepaald atoom, kunnen we het patroon bepalen dat deze elektronen in dat atoom zijn gerangschikt met behulp van bovenstaande theorieën. Het belangrijkste verschil tussen het Aufbau-principe en de Hund-regel is dat het Aufbau-principe de volgorde aangeeft waarin de subshells zijn gevuld met elektronen, terwijl de Hund-regel de manier aangeeft waarop elektronen de orbitalen in de subshells vullen.

Referenties:

1. "Aufbau-principe." Wikipedia. Wikimedia Foundation, 21 juli 2017. Web. Beschikbaar Hier. 2 aug. 2017. 
2. "Regels van Hunds." Chemistry LibreTexts. Libretexts, 21 juli 2016. Web. Beschikbaar Hier. 2 aug. 2017. 

Afbeelding met dank aan:

1. "Klechkovski-regel" door Bono ~ commonswiki verondersteld (op basis van auteursrechtclaims) (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Orgaandiagram stikstof - Hund's Rule" Por CK-12 Foundation (raster), Adrignola (vector) - Bestand: High School Chemistry.pdf, pagina 325 (Domínio público) via Commons Wikimedia
3. "Hund's Rule" door CK-12 Foundation (raster), Adrignola (vector) - Bestand: High School Chemistry.pdf, pagina 323, (Public Domain) via Commons Wikimedia