Principal diferença - Princípio de Aufbau vs Regra de Hund

O desenvolvimento da estrutura atômica começou com a moderna teoria atômica de Dalton. Afirmou que toda matéria é feita de átomos e os átomos não podem ser divididos em partículas menores. No entanto, foi descoberto mais tarde que o átomo pode ser dividido em partículas subatômicas após a descoberta do elétron por J.J. Thompson, a descoberta do núcleo por Rutherford e o conceito de orbitais de elétrons de Niels Bohr. A estrutura do átomo que é aceita atualmente inclui detalhes sobre camadas, subcamadas e orbitais de elétrons. A maneira como os elétrons preenchem essas camadas e orbitais pode ser descrita usando o princípio de Aufbau e a regra de Hund. A principal diferença entre o Princípio de Aufbau e a Regra de Hund é que O princípio de Aufbau indica a ordem em que as sub-camadas são preenchidas com elétrons, enquanto a regra de Hund indica a ordem em que os orbitais das sub-camadas são preenchidos com elétrons.

Principais áreas cobertas

1. O que é o Princípio Aufbau - Teoria, explicação com exemplos 2. O que é a regra de Hund - Teoria, explicação com exemplos 3. Quais são as semelhanças entre o princípio de Aufbau e a regra de Hund - Esboço de características comuns 4. Qual é a diferença entre o princípio de Aufbau e a regra de Hund - Comparação das principais diferenças

Termos-chave: átomo, princípio de Aufbau, elétron, regra de Hund, orbital

O que é o Princípio Aufbau

O princípio de Aufbau afirma que a ordem de preenchimento dos elétrons nas subcamadas de um átomo ocorre do nível de energia mais baixo para o nível de energia mais alto. Em outras palavras, quando os elétrons são preenchidos nos orbitais de um átomo, os elétrons primeiro preenchem os orbitais que estão no nível de energia mais baixo antes de preencher os níveis de energia mais altos.

Geralmente, a energia aumenta na ordem de 1 <2 <3 <4 no nível da casca e s <p <d <f no nível orbital. Por exemplo, um orbital s, p, d ou f no 2^WL a casca deve sempre ter menos energia do que a de 3^rd Concha. Mas, de acordo com o princípio de Aufbau, os elétrons às vezes são preenchidos nesses orbitais com exceções. Por exemplo, o orbital 4s tem baixa energia do que o orbital 3d, embora a subcamada 3 venha antes da subcamada 4. Aqui, a ordem de preenchimento de elétrons em orbitais é diferente da ordem esperada.

Ordem Esperada

1s <2s <3s <3p <3d <4s <4p <4d <5s…

Ordem Real

1s <2s <3s <3p < 4s <3d <4p < 5s <4d…

No entanto, é difícil lembrar os níveis de energia de cada orbital, um por um. Portanto, podemos usar o diagrama a seguir para determinar os níveis de energia facilmente.

Figura 1: Ordem dos níveis de energia dos orbitais

A imagem acima mostra um diagrama para a determinação dos níveis de energia. Aqui, podemos obter a ordem dos orbitais seguindo o caminho das setas. Após cada ponta de flecha, comece com a próxima flecha. Desta forma, é fácil obter os níveis de energia.

O que é a regra de Hund

A regra de Hund explica a ordem dos elétrons que preenchem os orbitais das subcamadas. As subcamadas são compostas por orbitais. O número de orbitais presentes em uma subcamada difere de uma subcamada para outra. Por exemplo, a subcamada s tem apenas um orbital s, a subcamada p tem 3 orbitais p e a subcamada d é composta por 5 orbitais d. Assim, deve haver uma ordem de preenchimento desses orbitais com elétrons. Caso contrário, esses átomos se tornam instáveis.

Um orbital pode conter no máximo 2 elétrons. De acordo com a regra de Hund, cada orbital na mesma subcamada é primeiro ocupado individualmente por elétrons antes de formarem pares. Isso significa que os elétrons são primeiro preenchidos como elétrons desemparelhados e, em seguida, são acoplados. Portanto, ao atribuir elétrons em orbitais, essa regra é seguida. Isso porque, se houver orbitais com pares de elétrons e orbitais vazios na mesma subcamada, é uma configuração instável, pois os elétrons têm carga negativa e se repelem quando estão no mesmo orbital. Portanto, os elétrons tendem a se organizar de forma que a repulsão entre os elétrons seja minimizada.

Figura 2: Orbitais ocupando elétrons

Além disso, esta regra explica que os elétrons são preenchidos com orbitais de forma a corresponder ao seu "spin". Em outras palavras, os elétrons em orbitais ocupados individualmente da mesma subcamada têm o mesmo spin. Quando esses elétrons estão emparelhados, dois elétrons têm spins opostos para minimizar a repulsão entre eles. Um elétron do par de elétrons "gira para cima", enquanto o outro elétron "gira para baixo".

Figura 3: Spin de elétrons em orbitais

Se um orbital estiver ocupado individualmente, esse elétron pode ser "spin-up" ou "spin-down". No entanto, quando esse elétron está emparelhado, o outro elétron deve ter o spin oposto deste elétron. Dessa forma, a repulsão é minimizada.

Semelhanças entre o Princípio de Aufbau e a Regra de Hund

Diferença entre o princípio de Aufbau e a regra de Hund

Definição

Princípio Aufbau: O princípio de Aufbau explica a ordem em que as subcamadas de um átomo são preenchidas com elétrons.

Regra de Hund: A regra de Hund explica a ordem em que orbitais de subcamadas são elétrons preenchidos.

Teoria

Princípio Aufbau: De acordo com o princípio de Aufbau, as subcamadas são preenchidas do nível de energia mais baixo para o nível de energia mais alto.

Regra de Hund: De acordo com a regra de Hund, orbitais são primeiro ocupados individualmente por elétrons, então eles são pareados de acordo com seus spins.

Níveis de energia

Princípio Aufbau: O princípio de Aufbau descreve a maneira como os elétrons preenchem as subcamadas.

Regra de Hund: A regra de Hund descreve a forma como os elétrons preenchem os orbitais das subcamadas.

Repulsões

Princípio Aufbau: O princípio de Aufbau não descreve a minimização das repulsões entre elétrons.

Regra de Hund: A regra de Hund indica como os elétrons são preenchidos de forma a minimizar as repulsões entre os elétrons.

Conclusão

Tanto o princípio de Aufbau quanto a regra de Hund são muito importantes no desenvolvimento da estrutura atômica de um átomo particular. Se o número de elétrons for conhecido para um determinado átomo, então podemos determinar o padrão em que esses elétrons estão dispostos naquele átomo com o uso das teorias acima. A principal diferença entre o princípio de Aufbau e a regra de Hund é que o princípio de Aufbau indica a ordem em que as subcamadas são preenchidas com elétrons, enquanto a regra de Hund indica a maneira como os elétrons preenchem os orbitais nas subcamadas.

Referências:

1. "Princípio Aufbau." Wikipedia. Wikimedia Foundation, 21 de julho de 2017. Web. Disponivel aqui. 02 de agosto de 2017. 2. ”Regras de Hunds.” Chemistry LibreTexts. Bibliografia, 21 de julho de 2016. Web. Disponivel aqui. 02 de agosto de 2017.

Cortesia de imagem:

1. “Regra de Klechkovski” Por Bono ~ commonswiki assumida (com base em reivindicações de direitos autorais) (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia2. “Diagrama orbital de nitrogênio - Regra de Hund” Por CK-12 Foundation (raster), Adrignola (vetor) - Arquivo: High School Chemistry.pdf, página 325 (Domínio público) via Commons Wikimedia3. “Regra de Hund” por CK-12 Foundation (raster), Adrignola (vetor) - Arquivo: High School Chemistry.pdf, página 323, (Domínio Público) via Commons Wikimedia