Кіріспе

Ашық электрондық қабықшалары бар атом немесе молекуланың негізгі күйін болжау үшін қолданылатын ереже. Хундтың максималды көптік ережесі – атомдық спектрлерді бақылау негізінде құрылған ереже, бір немесе бірнеше ашық электрондық қабықшасы бар атом немесе молекуланың негізгі күйін болжауға пайдаланылады. Ережеге сәйкес, берілген электрондық конфигурация үшін ең төменгі энергия деңгейіне ие термин – спин көптігінің ең жоғары мәніне ие термин. Яғни, егер бірдей энергиялы екі немесе одан көп орбиталь бос болса, электрондар оларды жұптап толтырудан бұрын жеке-жеке иеленеді. 1925 жылы Фридрих Хунд ашқан бұл ереже атом химиясы, спектроскопия және кванттық химия салаларында маңызды қолданысқа ие, көбінесе Хундтың басқа екі ережесін ескермей, жай ғана Хунд ережесі деп аталады.

Атомдар

Бір күйдің көптігі 2S + 1 деп анықталады, мұнда S – жалпы электрондық спин. Сондықтан, жоғары көптіктік күй жоғары спиндік күймен бірдей. Ең төменгі энергиялы күйде максималды көптік әдетте параллель спинмен жұпталмаған электрондардың болуын қамтиды. Әрбір электронның спині 1/2 болғандықтан, жалпы спин жұпталмаған электрондардың санының жартысына тең, ал көптік жұпталмаған электрондардың саны + 1-ге тең. Мысалы, азот атомының негізгі күйінде параллель спиннің үш жұпталмаған электроны бар, сондықтан жалпы спин 3/2 және көптік 4-ке тең. Атомның төменгі энергиясы мен тұрақтылығының артуы жоғары спиндік күйде параллель спиннің жұпталмаған электрондарының болуымен байланысты, олар Паулидің қанағаттандырылмау принципіне сәйкес әртүрлі кеңістіктік орбитальдарда орналасуы керек. Жоғары көптіктік күйлердің төмен энергиясын түсіндіруге жасалған ерте, бірақ дұрыс емес әрекет, әртүрлі толған кеңістіктік орбитальдар электрондар арасындағы орташа қашықтықты арттырады, нәтижесінде электрон-электрон итергіш күшінің энергиясы төмендейді. Хунд ережесінің нәтижесінде, Ауфбау принципін қолдана отырып, атомдық орбитальдардың негізгі күйде толтырылу жолына шектеулер қойылады. Кез келген екі электронның бірше субқабықтағы орбитальды иеленуі үшін, сол субқабықтағы басқа орбитальдардың әрқайсысында бір электрон болуы керек. Сондай-ақ, субқабықты толтыратын электрондар, қабық қарсы спиндік электрондармен толтырыла бастамас бұрын параллель спинге ие болады (алғашқы орбиталь екінші электронды алғаннан кейін). Нәтижесінде, атомдық орбитальдарды толтырғанда жұпталмаған электрондардың максималды саны (соның салдарынан максималды спиндік күй) қамтамасыз етіледі. Мысалы, оттегі атомында 2p4 субқабығы өз электрондарын [↑↓] [↑] [↑] түрінде орналастырады, [↑↓] [↑] [↓] немесе [↑↓] [↑↓] [ ] емес. Марганец (Mn) атомы 3d5 электрондық конфигурацияға ие, бес жұпталмаған электроны бар, барлығы параллель спинмен, бұл 6S негізгі күйіне сәйкес келеді. 6 саны – Хунд ережесіне сәйкес параллель спинмен бес жұпталмаған электронға сәйкес келетін көптіктің мәні. Атомда энергия жағынан жақын екі толық емес субқабықшасы бар негізгі күй болуы мүмкін. Ең қарапайым мысал – 3d54s электрондық конфигурациясы бар хром (Cr) атомы. Мұнда алты жұпталмаған электрон бар, барлығы параллель спинмен, бұл 7S негізгі күйін құрайды.

Молекулалар

Тұрақты молекулалардың көпшілігі жабық электрондық қабықшаға ие болғанымен, кейбіреулерінде жұпталмаған электрондар болады, оларға Хунд ережесі қолданылады. Ең маңызды мысал – диоксиген молекуласы, O2, оның екі дегенерацияланған π* антибайланысты молекулалық орбиталында (π*) бар болғаны екі электрон ғана орналасқан. Хунд ережесіне сәйкес, негізгі күйі – үштік оттегі, онда екі жұпталмаған электрон жеке-жеке толған орбитальдарда орналасқан. Бір жұпталған және бір бос π* орбиталы бар синглеттік оттегі күйі – қозған күй, ол негізгі күйге қарағанда әртүрлі химиялық қасиеттерге және жоғары реакциялық белсенділікке ие.

Ерекшелік

2004 жылы зерттеушілер 5-дегидромксилилен (DMX) синтезі туралы хабарлады, бұл Хунд ережесін бұзған бірінші органикалық молекула.