Différence entre le principe d'Aufbau et la règle de Hund

Principale différence - principe d'Aufbau vs règle de Hund

Le développement de la structure atomique a commencé avec la théorie atomique moderne de Dalton. Il a déclaré que toute la matière est composée d'atomes et que les atomes ne peuvent plus être divisés en particules plus petites. Cependant, il a été découvert par la suite que l’atome pouvait encore être divisé en particules subatomiques après la découverte de l’électron par J.J. Thompson, la découverte du noyau par Rutherford et le concept d’orbite électronique de Niels Bohr. La structure de l'atome actuellement acceptée comprend des détails sur les couches électroniques, les sous-couches et les orbitales. La manière dont les électrons se logent dans ces coquilles et ces orbitales peut être décrite à l'aide du principe de Aufbau et de la règle de Hund. La principale différence entre le principe d’Aufbau et la règle de Hund est que Le principe Aufbau indique l'ordre dans lequel les sous-couches sont remplies d'électrons, tandis que la règle de Hund indique l'ordre dans lequel les orbitales des sous-couches sont remplies d'électrons.

Zones clés couvertes

1. Qu'est-ce que le principe Aufbau?
      - Théorie, explication avec des exemples
2. Quelle est la règle de Hund
      - Théorie, explication avec des exemples
3. Quelles sont les similitudes entre le principe Aufbau et la règle de Hund
      - Aperçu des caractéristiques communes
4. Quelle est la différence entre le principe Aufbau et la règle de Hund
      - Comparaison des différences clés

Termes clés: Atome, principe d’Aufbau, électron, règle de Hund, orbital

Qu'est-ce que le principe Aufbau?

Le principe d'Aufbau stipule que l'ordre de remplissage des électrons dans les sous-couches d'un atome se produit du niveau d'énergie le plus bas au niveau d'énergie le plus élevé. En d'autres termes, lorsque des électrons sont remplis dans les orbitales d'un atome, ils remplissent d'abord les orbitales dont le niveau d'énergie est le plus bas avant de remplir les niveaux d'énergie élevés..  

Généralement, l’énergie augmente de l’ordre de 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^{Dakota du Nord} coquille devrait toujours avoir une énergie inférieure à celle de la 3^rd coquille. Mais selon le principe de Aufbau, des électrons sont parfois remplis dans ces orbitales avec des exceptions. Par exemple, l’orbite 4S a une énergie inférieure à celle de l’orbite 3D bien que la sous-coque 3 précède la sous-coque 4. Ici, l’ordre de remplissage des électrons dans les orbitales est différent de l’ordre attendu..

Commande attendue

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

Commande réelle

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

Cependant, il est difficile de se souvenir des niveaux d'énergie de chaque orbite un par un. Par conséquent, nous pouvons utiliser le diagramme suivant pour déterminer facilement les niveaux d'énergie.

Figure 1: Ordre des niveaux d'énergie des orbitales

L'image ci-dessus montre un diagramme pour la détermination des niveaux d'énergie. Ici, nous pouvons obtenir l’ordre des orbitales en suivant le chemin des flèches. Après chaque tête de flèche, commencez par la flèche suivante. De cette façon, il est facile d’obtenir les niveaux d’énergie.

Quelle est la règle de Hund

La règle de Hund explique l'ordre des électrons se dirigeant dans les orbitales des sous-coques. Les sous-coquilles sont composées d'orbitales. Le nombre d'orbitales présentes dans un sous-shell est différent d'un sous-shell à un autre. Par exemple, la sous-coque s ne comporte qu’une seule orbitale s, la sous-coque p comporte 3 orbitales p et la sous-coque d est composée de 5 orbitales d. Ainsi, il devrait y avoir un ordre de remplissage de ces orbitales avec des électrons. Sinon, ces atomes deviennent instables.

Une orbitale peut contenir un maximum de 2 électrons. Selon la règle de Hund, chaque orbitale du même sous-shell est d'abord occupée séparément par des électrons avant leur appariement. Cela signifie que les électrons sont d'abord remplis en tant qu'électrons non appariés, puis sont couplés. Par conséquent, lors de l'affectation d'électrons aux orbitales, cette règle est suivie. En effet, s’il existe des orbitales avec des paires d’électrons et des orbitales vides dans le même sous-shell, la configuration est instable, car les électrons sont chargés négativement et se repoussent quand ils se trouvent dans la même orbite. Par conséquent, les électrons ont tendance à s'arranger de manière à minimiser la répulsion entre électrons.

Figure 2: Electrons occupant des orbitales

De plus, cette règle explique que les électrons sont remplis vers les orbitales de manière à correspondre à leur «spin». En d'autres termes, les électrons des orbitales occupées individuellement du même sous-shell ont le même spin. Lorsque ces électrons sont appariés, deux électrons ont des spins opposés afin de minimiser la répulsion entre eux. Un électron de la paire d’électrons «tourne» alors que l’autre «spin-down».

Figure 3: Spin des électrons dans les orbitales

Si une orbitale est occupée séparément, cet électron peut être soit «en rotation», soit en «rotation vers le bas». Cependant, lorsque cet électron est apparié, l'autre électron devrait avoir le spin opposé de cet électron. De cette façon, la répulsion est minimisée.  

Similitudes entre le principe d'Aufbau et la règle de Hund

• Le principe de Aufbau et la règle de Hund indiquent l'ordre dans lequel les niveaux d'énergie d'un atome sont remplis d'électrons.

Différence entre le principe d'Aufbau et la règle de Hund

Définition

Principe d'Aufbau: Le principe Aufbau explique l'ordre dans lequel les sous-couches d'un atome sont remplies d'électrons.  

Règle de Hund: La règle de Hund explique l'ordre dans lequel les orbitales des sous-coquilles sont remplies d'électrons.

Théorie

Principe d'Aufbau:  Selon le principe Aufbau, les sous-réservoirs sont remplis du niveau d'énergie le plus bas au niveau d'énergie le plus élevé.

Règle de Hund: Selon la règle de Hund, les orbitales sont d'abord occupées isolément par des électrons, puis elles sont appariées en fonction de leurs spins..

Niveaux d'énergie

Principe d'Aufbau: Le principe d'Aufbau décrit la manière dont les électrons remplissent les sous-couches.

Règle de Hund: La règle de Hund décrit la manière dont les électrons remplissent les orbitales des sous-coquilles.

Répulsions

Principe d'Aufbau: Le principe d'Aufbau ne décrit pas la minimisation des répulsions entre électrons.

Règle de Hund: La règle de Hund indique comment les électrons sont remplis de manière à minimiser les répulsions entre électrons.

Conclusion

Le principe de Aufbau et celui de Hund sont très importants pour développer la structure atomique d'un atome particulier. Si le nombre d'électrons est connu pour un certain atome, nous pouvons déterminer le motif selon lequel ces électrons sont disposés dans cet atome à l'aide des théories ci-dessus. La principale différence entre le principe d'Aufbau et la règle de Hund est que le principe d'Aufbau indique l'ordre dans lequel les sous-coquilles sont remplies d'électrons, tandis que la règle de Hund indique la manière dont les électrons remplissent les orbitales dans les sous-coquilles..

Références:

1. "Principe Aufbau." Wikipedia. Wikimedia Foundation, 21 juillet 2017. Web. Disponible ici. 02 août 2017. 
2. «Règles de Hunds.» Chimie LibreTexts. Libretexts, 21 juillet 2016. Web. Disponible ici. 02 août 2017. 

Courtoisie d'image:

1. “La règle Klechkovski” Par Bono ~ commonswiki supposé (basé sur des revendications de droits d'auteur) (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. «Diagramme azote orbital - Règle de Hund», Fondation CK-12 (raster), Adrignola (vecteur) - Fichier: High School Chemistry.pdf, page 325 (Domínio público) via Commons Wikimedia
3. «La règle de Hund» Par CK-12 Foundation (raster), Adrignola (vecteur) - Fichier: High School Chemistry.pdf, page 323, (Domaine public) via Commons Wikimedia