हुंड का अधिकतम बहुलता का नियम
हुंड का अधिकतम बहुलता का नियम परमाणु स्पेक्ट्रा के अवलोकन पर आधारित एक नियम है, जिसका उपयोग एक या अधिक खुले गोले वाले परमाणु या अणु की जमीनी स्थिति की भविष्यवाणी करने के लिए किया जाता है। नियम बताता है कि किसी दिए गए इलेक्ट्रॉन विन्यास के लिए, सबसे कम ऊर्जा शब्द का प्रतीक स्पिन बहुलता (रसायन विज्ञान) के सबसे बड़े मूल्य वाला है।[1] इसका तात्पर्य यह है कि यदि समान ऊर्जा के दो या दो से अधिक कक्षक उपलब्ध हैं, तो इलेक्ट्रॉन जोड़े में उन्हें भरने से पहले उन्हें अकेले भरेंगे। 1925 में फ्रेडरिक डॉग द्वारा खोजा गया नियम, परमाणु रसायन विज्ञान, स्पेक्ट्रोस्कोपी और क्वांटम रसायन विज्ञान में महत्वपूर्ण उपयोग का है, और अक्सर हंड के नियमों की सूची की अनदेखी करते हुए हंड के शासन के लिए संक्षिप्त किया जाता है। हंड के अन्य दो नियम।
परमाणु
एक राज्य की बहुलता (रसायन विज्ञान) को 2S + 1 के रूप में परिभाषित किया गया है, जहां S कुल इलेक्ट्रॉनिक स्पिन है।[2] एक उच्च बहुलता राज्य इसलिए एक उच्च-स्पिन राज्य के समान है। अधिकतम बहुलता वाली सबसे कम-ऊर्जा अवस्था में आमतौर पर समानांतर स्पिन के साथ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं। चूंकि प्रत्येक इलेक्ट्रॉन का स्पिन 1/2 है, कुल स्पिन अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या का आधा है, और बहुलता अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या + 1 है। उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन परमाणु जमीनी अवस्था में समानांतर के तीन अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं। स्पिन, ताकि कुल स्पिन 3/2 हो और बहुलता 4 हो।
परमाणु की कम ऊर्जा और बढ़ी हुई स्थिरता उत्पन्न होती है क्योंकि उच्च-स्पिन अवस्था में समानांतर स्पिन के अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं, जिन्हें पाउली अपवर्जन सिद्धांत के अनुसार विभिन्न स्थानिक कक्षाओं में रहना चाहिए। उच्च बहुलता वाले राज्यों की कम ऊर्जा की एक प्रारंभिक लेकिन गलत व्याख्या यह थी कि विभिन्न कब्जे वाले स्थानिक ऑर्बिटल्स इलेक्ट्रॉनों के बीच एक बड़ी औसत दूरी बनाते हैं, इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण ऊर्जा को कम करते हैं।[3]हालांकि, 1970 के दशक से सटीक तरंग कार्यों के साथ क्वांटम-मैकेनिकल गणनाओं ने दिखाया है कि बढ़ी हुई स्थिरता का वास्तविक भौतिक कारण इलेक्ट्रॉन-परमाणु आकर्षण के परिरक्षण प्रभाव में कमी है, ताकि अयुग्मित इलेक्ट्रॉन नाभिक के अधिक निकट पहुंच सकें और इलेक्ट्रॉन-परमाणु आकर्षण बढ़ जाता है।[3] हंड के शासन के परिणामस्वरूप, औफबाऊ सिद्धांत का उपयोग करके परमाणु कक्षाओं को जमीनी अवस्था में भरने के तरीके पर बाधाएं रखी जाती हैं। इससे पहले कि कोई भी दो इलेक्ट्रॉन एक उपकोश में एक इलेक्ट्रॉन विन्यास पर कब्जा कर लें, उसी इलेक्ट्रॉन खोल के अन्य कक्षकों# उपकोशों में पहले प्रत्येक में एक इलेक्ट्रॉन होना चाहिए। साथ ही, उपकोश भरने वाले इलेक्ट्रॉनों में विपरीत स्पिन इलेक्ट्रॉनों के साथ खोल शुरू होने से पहले समानांतर स्पिन होगा (पहले कक्षीय लाभ के बाद दूसरा इलेक्ट्रॉन)। परिणामस्वरूप, परमाणु कक्षकों को भरते समय, अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम संख्या (और इसलिए अधिकतम कुल चक्रण अवस्था) का आश्वासन दिया जाता है।
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उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन परमाणु में, 2p4 उपकोश अपने इलेक्ट्रॉनों को [↑↓] [↑] [↑] के बजाय [↑↓] [↑] [↓] या [↑↓] [↑↓][ ] के रूप में व्यवस्थित करता है। मैंगनीज (Mn) परमाणु में 3d होता है5 पांच अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों के साथ इलेक्ट्रॉन विन्यास, सभी समानांतर स्पिन के अनुरूप, ए 6एस ग्राउंड स्टेट।[4] सुपरस्क्रिप्ट 6 मल्टीप्लिसिटी (रसायन विज्ञान) का मान है, जो हंड के नियम के अनुसार समानांतर स्पिन वाले पांच अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों के अनुरूप है।
एक परमाणु में दो अधूरे भरे हुए उपकोशों के साथ एक जमीनी अवस्था हो सकती है जो ऊर्जा के करीब हैं। सबसे हल्का उदाहरण 3डी वाला क्रोमियम (Cr) परमाणु है54s इलेक्ट्रॉन विन्यास। यहाँ छह अयुग्मित इलेक्ट्रॉन हैं जो a के लिए समांतर स्पिन के हैं 7एस ग्राउंड स्टेट।[5]
अणु
हालांकि अधिकांश स्थिर अणुओं में इलेक्ट्रॉन के गोले बंद होते हैं, कुछ में अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं जिसके लिए हंड का नियम लागू होता है। सबसे महत्वपूर्ण उदाहरण डाइऑक्सीजन अणु, ओ है2, जिसमें दो डीजनरेट पी बंधन एंटीबांडिंग आणविक ऑर्बिटल्स (π*) केवल दो इलेक्ट्रॉनों द्वारा कब्जा कर लिया गया है। हंड के नियम के अनुसार, जमीनी अवस्था एकल कब्जे वाले ऑर्बिटल्स में दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों के साथ ट्रिपलेट ऑक्सीजन है। सिंगलेट ऑक्सीजन राज्य जिसमें एक दोगुना भरा हुआ और एक खाली π* है, विभिन्न रासायनिक गुणों और जमीनी अवस्था की तुलना में अधिक प्रतिक्रियात्मकता के साथ एक उत्तेजित अवस्था है।
अपवाद
- 2004 में, शोधकर्ताओं ने 5-डिहाइड्रो-एम-ज़ाइलिलीन | 5-डिहाइड्रो-एम-ज़ाइलिलीन (डीएमएक्स) के संश्लेषण की सूचना दी, जो हुंड के नियम का उल्लंघन करने वाला पहला कार्बनिक यौगिक अणु है।[6]
यह भी देखें
- हंड के नियम (इसमें 2 अन्य नियम शामिल हैं)
- हाई स्पिन मेटल कॉम्प्लेक्स
संदर्भ
- ↑ T. Engel and P. Reid, Physical Chemistry (Pearson Benjamin-Cummings, 2006) ISBN 080533842X, pp. 477–479
- ↑ Engel and Reid p.473
- ↑ 3.0 3.1 Levine, I. N. (2013). क्वांटम रसायन (7th ed.). Pearson. pp. 310–311. ISBN 978-0321803450.
- ↑ NIST Atomic Spectrum Database To read the manganese atom levels, type "Mn I" in the Spectrum box and click on Retrieve data.
- ↑ NIST Atomic Spectrum Database To read the chromium atom levels, type "Cr I" in the Spectrum box and click on Retrieve data.
- ↑ Slipchenko, L.; Munsch, T.; Wenthold, P.; Krylov, A. (2004). "5-Dehydro-1,3-quinodimethane: a hydrocarbon with an open-shell doublet ground state". Angewandte Chemie International Edition in English. 43 (6): 742–745. doi:10.1002/anie.200352990. PMID 14755709.
