原子结构与光谱
洪特规则(Hund's rule)
/ HOONT /
想象乘客们登上一辆半空的、排着一对对双人座的公交车。多数人宁愿自己独占一排空座,也不愿挤在陌生人旁边。电子填入一组能量相同的轨道时也是如此:面对几个「同价」的座位,它们会先一人占一座地分开坐,然后才有谁与别人并排。
洪特规则指出:当电子填入能量相同的轨道(一个亚层,比如三个 p 轨道或五个 d 轨道)时,它们会尽可能地单独占据、且自旋方向平行,之后才成对。只有当这一组里每个轨道都已各有一个电子,后来的电子才开始与别人共享同一轨道。这样的排布给出能量最低、最稳定的基态。
原因有两方面:占据不同轨道的电子彼此离得更远,因而排斥更小;而自旋平行的电子又获得一种量子力学上的稳定,称为交换能。需要注意的是,洪特规则决定的是基态的自旋排布;它并不凌驾于「先填能量较低的亚层」这条更高的原则之上。
碳的两个外层 2p 电子不会挤进同一个 p 轨道。它们各占两个不同的 p 轨道,自旋方向一致。结果碳有两个未成对电子,这也是它会被磁铁略微吸引(即顺磁性)的原因。
成对之前先分散单占、自旋平行——这是能量最低的坐法。
洪特规则解释了为何半满亚层(如氮的 2p³ 或铬的 3d⁵)格外稳定:每个轨道都恰好有一个自旋平行的电子,使交换稳定化达到最大。
又称
另见