Kanuni ya Kutengwa kwa Pauli dhidi ya Sheria Hund
Baada ya kupata muundo wa atomiki, kulikuwa na miundo mingi sana ya kuelezea jinsi elektroni hukaa kwenye atomi. Schrodinger alikuja na wazo la kuwa na "obiti" katika atomi. Kanuni ya Kutengwa ya Pauli na kanuni ya Hund pia imewekwa mbele ili kuelezea obiti na elektroni katika atomi.
Kanuni ya Kutengwa kwa Pauli
Pauli Exclusion Kanuni inasema kwamba hakuna elektroni mbili katika atomi moja zinazoweza kuwa na nambari zote nne za quantum sawa. Obiti za atomi zinaelezewa na nambari tatu za quantum. Hizi ni nambari kuu ya quantum (n), kasi ya angular/azimuthal nambari ya quantum (l) na nambari ya sumaku ya quantum (ml). Kutoka kwa hizi, nambari kuu ya quantum inafafanua ganda. Inaweza kuchukua thamani yoyote kamili. Hii ni sawa na kipindi cha atomi husika katika jedwali la upimaji. Nambari ya quantum ya kasi ya angular inaweza kuwa na maadili kutoka 0, 1, 2, 3 hadi n-1. Idadi ya ganda ndogo inategemea nambari hii ya quantum. Na l huamua sura ya orbital. Kwa mfano, ikiwa l=o basi obiti ni s, na kwa p orbital, l=1, kwa d orbital l=2, na kwa f orbital l=3. Nambari ya quantum ya sumaku huamua idadi ya obiti za nishati sawa. Kwa maneno mengine, tunaita hizi obiti zilizoharibika. ml inaweza kuwa na thamani kutoka -l hadi +l. Zaidi ya nambari hizi tatu za quantum kuna nambari nyingine ya quantum ambayo inafafanua elektroni. Hii inajulikana kama nambari ya elektroni spin quantum (ms) na ina thamani +1/2 na -1/2. Kwa hivyo, ili kutaja hali ya elektroni katika atomi tunahitaji kutaja nambari zote nne za quantum. Elektroni hukaa katika obiti za atomiki na elektroni mbili tu zinaweza kuishi kwenye obiti. Zaidi ya hayo, elektroni hizi mbili zina spins kinyume. Kwa hivyo, kile kinachosemwa katika Kanuni ya Kutengwa kwa Pauli ni kweli. Kwa mfano, tunachukua elektroni mbili katika kiwango cha 3p. Nambari ya kanuni ya quantum kwa elektroni zote mbili ni 3. l ni 1 kwani elektroni zinakaa katika p orbital. ml ni -1, 0 na +1. Kwa hiyo, kuna obiti zilizoharibika 3 p. Maadili haya yote ni sawa kwa elektroni zote mbili tunazozingatia. Lakini kwa kuwa elektroni mbili zinakaa katika obiti moja zina mizunguko tofauti. Kwa hivyo, nambari ya spin quantum ni tofauti (moja ina +1/2 na nyingine ina -1/2).
Sheria mia
Sheria mia inaweza kuelezwa kama ifuatavyo.
“Mpangilio thabiti zaidi wa elektroni katika ganda ndogo (obiti zilizoharibika) ni ule ulio na idadi kubwa zaidi ya mizunguko sambamba. Wana upeo wa wingi.”
Kulingana na hili, kila ganda dogo litajaza elektroni katika mzunguko sambamba kabla ya kujazwa mara mbili na elektroni nyingine. Kwa sababu ya muundo huu wa kujaza, elektroni hazilindwa kidogo kutoka kwa kiini; kwa hivyo, zina mwingiliano wa juu zaidi wa kielektroniki na nyuklia.
Kuna tofauti gani kati ya Kanuni ya Kutengwa kwa Pauli na Sheria Hund?
• Kanuni ya Kutengwa kwa Pauli ni kuhusu nambari za quantum za atomi. Sheria nyingi ni kuhusu jinsi elektroni hujazwa kwenye obiti za atomi.
• Kanuni ya Kutengwa kwa Pauli inasema kuwa na elektroni mbili pekee kwa kila obiti. Na sheria ya Hund inasema kwamba baada tu ya kujaza elektroni moja kwa kila obiti, kuoanisha elektroni kutafanyika.
• Kanuni ya Kutengwa kwa Pauli inaeleza jinsi elektroni katika obiti sawa zinavyo na mizunguko kinyume. Hii inaweza kutumika kuelezea kanuni ya Hund.
