עקרון אי הכללה של פאולי לעומת כלל מאה
לאחר מציאת המבנה האטומי, היו כל כך הרבה מודלים לתאר כיצד האלקטרונים שוכנים באטום. שרדינגר הגה את הרעיון שיש "אורביטלים" באטום. עיקרון ההדרה של פאולי וכלל המאה מוצעים גם כדי לתאר את האורביטלים והאלקטרונים באטומים.
עקרון אי הכללה של פאולי
עקרון ההדרה של פאולי אומר שלשני אלקטרונים באטום אחד אין כל ארבעת המספרים הקוונטיים זהים. אורביטלים של אטום מתוארים על ידי שלושה מספרים קוונטיים. אלו הם מספר קוונטי עיקרי (n), מספר קוונטי זוויתי/אזימוטלי (l) ומספר קוונטי מגנטי (ml).מתוך אלה, מספר קוונטי עיקרי מגדיר קליפה. זה יכול לקחת כל ערך של מספר שלם. זה דומה לתקופה של האטום הרלוונטי בטבלה המחזורית. למספר קוונטי של תנע זוויתי יכולים להיות ערכים מ-0, 1, 2, 3 עד n-1. מספר קונכיות המשנה תלוי במספר קוונטי זה. ואני קובע את צורת המסלול. לדוגמה, אם l=o אז האורביטל הוא s, ועבור p orbital, l=1, עבור d orbital l=2, ועבור f orbital l=3. מספר קוונטי מגנטי קובע את מספר האורביטלים של אנרגיה שוות ערך. במילים אחרות, אנו מכנים אורביטלים מנוונים אלה. ml יכול להיות בעל ערכים מ-l עד +l. מלבד שלושת המספרים הקוונטיים הללו יש מספר קוונטי נוסף המגדיר את האלקטרונים. זה ידוע כמספר קוונטי מסתובב של אלקטרונים (ms) ויש לו את הערכים +1/2 ו-1/2. לכן, כדי לציין את מצב האלקטרון באטום עלינו לציין את כל ארבעת המספרים הקוונטיים. אלקטרונים שוכנים באורביטלים אטומיים ורק שני אלקטרונים יכולים לחיות באורביטל. יתר על כן, לשני האלקטרונים הללו יש ספינים הפוכים.לכן, מה שנאמר בעקרון ההדרה של פאולי הוא נכון. לדוגמה, אנו לוקחים שני אלקטרונים ברמת 3p. המספר הקוונטי העיקרי של שני האלקטרונים הוא 3. l הוא 1 מכיוון שהאלקטרונים שוכנים במסלול p. ml הוא -1, 0 ו-+1. לכן, ישנם 3 p אורביטלים מנוונים. כל הערכים הללו זהים עבור שני האלקטרונים שאנו שוקלים. אבל מכיוון ששני האלקטרונים שוכנים באותו מסלול יש להם ספינים מנוגדים. לכן, המספר הקוונטי של הספין שונה (לאחד יש +1/2 ולשני -1/2).
כלל המאה
ניתן לתאר את הכלל Hund באופן הבא.
"הסידור היציב ביותר של אלקטרונים בתת-קליפות (אורביטלים מנוונים) הוא זה עם המספר הגדול ביותר של ספינים מקבילים. יש להם את הריבוי המקסימלי."
לפי זה, כל מעטפת משנה תתמלא באלקטרון בספין מקביל לפני שהיא תתמלא פעמיים באלקטרון אחר. בגלל דפוס המילוי הזה, אלקטרונים פחות מוגנים מהגרעין; לפיכך, יש להם את האינטראקציות האלקטרוניות-גרעיניות הגבוהות ביותר.
מה ההבדל בין עקרון אי הכללת פאולי לבין כלל המאה?
• עקרון ההדרה של פאולי עוסק במספרים קוונטיים של אטום. כלל המאה מתייחס לאופן שבו אלקטרונים מתמלאים לאורביטלים של אטום.
• עקרון ההדרה של פאולי אומר שיש רק שני אלקטרונים בכל מסלול. וכלל האנד אומר שרק לאחר מילוי אלקטרון אחד לכל מסלול, יתבצע זיווג אלקטרונים.
• עקרון ההרחקה של פאולי מתאר כיצד לאלקטרונים באותם אורביטלים יש ספינים מנוגדים. ניתן להשתמש בזה כדי להסביר את כלל המאה.
