Introducción
El físico alemán Friedrich Hund formuló esta regla en 1927. En aquel entonces, Hund era profesor en la Universidad de Rostock. Por aquella época, también descubrió los fundamentos de la teoría de orbitales moleculares y el fenómeno del efecto túnel cuántico.
¿Qué es la regla de Hund?
La Regla de Máxima Multiplicidad de Hund, comúnmente conocida como Regla de Hund, establece que cada orbital atómico dentro de un subnivel está ocupado individualmente antes de estar doblemente ocupado, y que todos los orbitales ocupados individualmente poseen electrones con el mismo espín. Los electrones siempre ocuparán su propio suborbital antes de aparearse con otro electrón en el mismo orbital.
¿Por qué se cumple la regla de Hund?
Todos los electrones tienen carga negativa, y las cargas iguales se repelen.
Los electrones buscan minimizar esta repulsión, por lo que siempre querrán ocupar su orbital donde no haya otro electrón que los repela, en lugar de compartirlo con otro.
La razón por la que todos los espines desapareados deben alinearse en la misma dirección se debe a la naturaleza del espín. Los espines interactúan entre sí de tal manera que dos espines paralelos tienen menor energía que dos espines opuestos. Esto significa que, si se colocan dos electrones en orbitales vecinos y se orienta uno hacia arriba y el otro hacia abajo, este tendrá mayor energía y, por lo tanto, no será el estado fundamental del átomo.
Considere la configuración electrónica correcta del átomo de nitrógeno (Z = 7): 1s 2 2s 2 2p 3
Los orbitales p están medio llenos; hay tres electrones y tres orbitales p. Esto se debe a que los tres electrones de la subcapa 2p llenarán primero todos los orbitales vacíos antes de aparearse con los electrones que contienen.
Tenga en cuenta que el nitrógeno elemental se encuentra en la naturaleza generalmente como nitrógeno molecular, norte2, lo que requiere orbitales moleculares en lugar de orbitales atómicos como se demostró anteriormente.
Según la primera regla, los electrones siempre entran en un orbital vacío antes de aparearse. Tienen carga negativa y, por lo tanto, se repelen. Los electrones tienden a minimizar la repulsión ocupando sus propios orbitales, en lugar de compartir uno con otro. Además, cálculos de mecánica cuántica han demostrado que los electrones en orbitales ocupados individualmente están menos protegidos del núcleo. El apantallamiento electrónico se analiza con más detalle en la siguiente sección.
Para la segunda regla, los electrones desapareados en orbitales individuales tienen el mismo espín. Técnicamente hablando, el primer electrón en un subnivel podría tener espín "arriba" o "abajo". Sin embargo, una vez elegido el espín del primer electrón en un subnivel, los espines de todos los demás electrones en ese subnivel dependen de ese primer espín. Para evitar confusiones, los científicos suelen representar el primer electrón, y cualquier otro electrón desapareado, en un orbital como "arriba".
Cuando los átomos entran en contacto, son sus electrones más externos, o capa de valencia, los que interactúan primero. Un átomo es menos estable (y, por lo tanto, más reactivo) cuando su capa de valencia no está llena. Los electrones de valencia son, en gran medida, responsables del comportamiento químico de un elemento. Los elementos con el mismo número de electrones de valencia suelen tener propiedades químicas similares.
Las configuraciones electrónicas también pueden predecir la estabilidad. Un átomo es más estable (y, por lo tanto, menos reactivo) cuando todos sus orbitales están llenos. Las configuraciones más estables son aquellas con niveles de energía completos. Estas configuraciones se presentan en los gases nobles. Estos gases son elementos muy estables que no reaccionan fácilmente con otros elementos. Las configuraciones electrónicas pueden ayudar a predecir cómo reaccionarán ciertos elementos y los compuestos químicos o moléculas que formarán.
Llenado correcto e incorrecto del orbital 2p del nitrógeno: