原子結構與光譜

洪德規則(Hund's rule)

/ HOONT /

想象乘客們登上一輛半空的、排著一對對雙人座的公車。多數人寧願自己獨占一排空座,也不願擠在陌生人旁邊。電子填入一組能量相同的軌道時也是如此:面對幾個「同價」的座位,它們會先一人占一座地分開坐,然後才有誰與別人並排。

洪德規則指出:當電子填入能量相同的軌道(一個次層,比如三個 p 軌道或五個 d 軌道)時,它們會盡可能地單獨占據、且自旋方向平行,之後才成對。只有當這一組裡每個軌道都已各有一個電子,後來的電子才開始與別人共享同一軌道。這樣的排布給出能量最低、最穩定的基態。

原因有兩方面:占據不同軌道的電子彼此離得更遠,因而排斥更小;而自旋平行的電子又獲得一種量子力學上的穩定,稱為交換能。需要注意的是,洪德規則決定的是基態的自旋排布;它並不凌駕於「先填能量較低的次層」這條更高的原則之上。

碳的兩個外層 2p 電子不會擠進同一個 p 軌道。它們各占兩個不同的 p 軌道,自旋方向一致。結果碳有兩個未成對電子,這也是它會被磁鐵略微吸引(即順磁性)的原因。

成對之前先分散單占、自旋平行——這是能量最低的坐法。

洪德規則解釋了為何半滿次層(如氮的 2p³ 或鉻的 3d⁵)格外穩定:每個軌道都恰好有一個自旋平行的電子,使交換穩定化達到最大。

又稱
洪特最大多重度规则洪德最大多重度規則