Aufbau 原理和 Hund 规则的区别

主要区别 – Aufbau 原理与 Hund 规则

原子结构的发展始于道尔顿的现代原子理论。它指出所有物质都是由原子构成的，原子不能再分成更小的粒子。然而，后来发现，在J.J.汤普森，卢瑟福发现原子核和尼尔斯玻尔的电子轨道概念。目前接受的原子结构包括有关电子壳层、子壳层和轨道的详细信息。电子填充这些壳层和轨道的方式可以使用 Aufbau 原理和 Hund 规则来描述。 Aufbau 原理和 Hund 规则之间的主要区别在于 Aufbau 原理表示子壳层被电子填充的顺序，而 Hund 规则表示子壳层的轨道被电子填充的顺序。

涵盖的关键领域

1.什么是Aufbau原则 – 理论，举例说明 2.什么是洪德法则 – 理论，举例说明 3. Aufbau 原理和 Hund 规则有什么相似之处 – 共同特征概要 4. Aufbau 原理和 Hund 规则有什么区别 – 主要差异的比较

关键术语：原子、Aufbau 原理、电子、洪德法则、轨道

什么是 Aufbau 原则

Aufbau 原理指出，电子填充原子的子壳层的顺序是从最低能级到最高能级。换句话说，当电子被填充到原子的轨道中时，电子首先填充处于最低能级的轨道，然后再填充高能级。

通常，能量在壳能级以 1 < 2 < 3 < 4 和轨道能级 s < p < d < f 的顺序增加。例如，2 个中的 s、p、d 或 f 轨道^nd 壳的能量应该总是低于 3^路贝壳。但是根据 Aufbau 原理，电子有时会被填充到这些轨道中，但有例外。例如，4s 轨道的能量比 3d 轨道的能量低，尽管子壳层 3 在子壳层 4 之前。这里，电子填充轨道的顺序与预期的顺序不同。

预期订单

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

实际订单

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

但是，很难一一记住每个轨道的能级。因此，我们可以使用下图轻松确定能级。

图 1：轨道能级的顺序

上图显示了确定能级的图表。在这里，我们可以通过沿着箭头的路径获得轨道的顺序。在每个箭头之后，从下一个箭头开始。这样，很容易获得能级。

什么是洪德法则

洪德法则解释了电子填充亚壳层轨道的顺序。子壳由轨道组成。一个子壳中存在的轨道数从一个子壳到另一个子壳是不同的。例如，s亚壳层只有一个s轨道，p亚壳层有3个p轨道，d亚壳层由5个d轨道组成。因此，应该有一个用电子填充这些轨道的顺序。否则，这些原子会变得不稳定。

一个轨道最多可容纳 2 个电子。根据洪德法则，同一亚壳层中的每个轨道在配对之前首先被电子单独占据。这意味着，电子首先被填充为未配对的电子，然后被耦合。因此，当将电子分配到轨道时，遵循这个规则。这是因为，如果在同一个亚壳层中存在具有电子对和空轨道的轨道，那么它是一种不稳定的配置，因为电子在同一轨道上带负电并相互排斥。因此，电子倾向于以电子之间的排斥力最小化的方式排列。

图 2：电子占据轨道

此外，这条规则解释了电子以匹配它们的“自旋”的方式填充到轨道中。换句话说，同一亚壳层的单占轨道中的电子具有相同的自旋。当这些电子配对时，两个电子具有相反的自旋以最小化它们之间的排斥力。电子对中的一个电子“向上旋转”，而另一个电子“向下旋转”。

图 3：轨道中电子的自旋

如果一个轨道被单独占据，则该电子可以是“自旋向上”或“自旋向下”。但是，当该电子配对时，另一个电子应与该电子具有相反的自旋。这样，排斥力被最小化。

Aufbau 原理和 Hund 规则之间的相似之处

Aufbau 原理和 Hund 规则的区别

定义

Aufbau 原则： Aufbau 原理解释了原子子壳层被电子填充的顺序。

洪德法则： 洪德规则解释了子壳的轨道被电子填充的顺序。

理论

Aufbau 原则： 根据 Aufbau 原理，子壳从最低能级到最高能级填充。

洪德法则： 根据洪德定律，轨道首先被电子单独占据，然后它们根据自旋配对。

能量水平

Aufbau 原则： Aufbau 原理描述了电子填充子壳层的方式。

洪德法则： 洪德法则描述了电子填充亚壳层轨道的方式。

排斥

Aufbau 原则： Aufbau 原理没有描述最小化电子之间的排斥力。

洪德法则： 洪德规则表明电子如何以最小化电子之间的排斥力的方式填充。

结论

Aufbau 原理和 Hund 规则对于开发特定原子的原子结构都非常重要。如果已知某个原子的电子数，那么我们可以利用上述理论确定这些电子在该原子中的排列模式。 Aufbau 原理和 Hund 规则之间的主要区别在于，Aufbau 原理表示子壳层被电子填充的顺序，而 Hund 规则表示电子填充子壳层中轨道的方式。

参考：

1.“Aufbau原则”。维基百科。维基媒体基金会，2017 年 7 月 21 日。网络。在这里可用。 2017 年 8 月 2 日。2.“猎犬规则”。化学自由文本。 Libretexts，2016 年 7 月 21 日。网络。在这里可用。 2017 年 8 月 2 日。

图片提供：

1. “Klechkovski 规则”由 Bono~commonswiki 通过 Commons Wikimedia2 假设（基于版权声明）（CC BY-SA 3.0）。 “轨道图氮——洪德法则”Por CK-12 Foundation（光栅），Adrignola（矢量）——文件：High School Chemistry.pdf，第 325 页（Domínio público），来自 Commons Wikimedia3。 CK-12 基金会的“洪德法则”（光栅），Adrignola（矢量）——文件：高中化学.pdf，第 323 页，（公共领域）通过 Commons Wikimedia