Diferencia entre el principio de Aufbau y la regla de Hund

Diferencia Principal - Principio de Aufbau vs Regla de Hund

El desarrollo de la estructura atómica comenzó con la moderna teoría atómica de Dalton. Afirmó que toda la materia está hecha de átomos y que los átomos no se pueden dividir en partículas más pequeñas. Sin embargo, más tarde se descubrió que el átomo se puede dividir en partículas subatómicas después del descubrimiento del electrón por J.J. Thompson, el descubrimiento del núcleo por Rutherford y el concepto de orbitales electrónicos de Niels Bohr. La estructura del átomo que se acepta en la actualidad incluye detalles sobre las capas de los electrones, las cáscaras secundarias y los orbitales. La forma en que los electrones se llenan en estas conchas y orbitales se puede describir utilizando el principio de Aufbau y la regla de Hund. La principal diferencia entre el Principio de Aufbau y la Regla de Hund es que El principio de Aufbau indica el orden en el que se llenan los subshells con electrones, mientras que la regla de Hund indica el orden en que los orbitales de los subshells se llenan de electrones..

Áreas clave cubiertas

1. ¿Qué es el principio de Aufbau?
      - Teoría, Explicación con Ejemplos.
2. ¿Cuál es la regla de Hund?
      - Teoría, Explicación con Ejemplos.
3. ¿Cuáles son las similitudes entre el principio de Aufbau y la regla de Hund?
      - Esquema de características comunes
4. ¿Cuál es la diferencia entre el principio de Aufbau y la regla de Hund?
      - Comparación de diferencias clave

Términos clave: Átomo, Principio de Aufbau, Electrón, Regla de Hund, Orbital

¿Qué es el principio de Aufbau?

El principio de Aufbau establece que el orden de llenado de los electrones en subcasas de un átomo se produce desde el nivel de energía más bajo hasta el nivel de energía más alto. En otras palabras, cuando los electrones se llenan en los orbitales de un átomo, los electrones primero llenan los orbitales que están en el nivel de energía más bajo antes de llenar los niveles de energía altos..  

En general, la energía aumenta en el orden de 1. < 2 < 3 < 4 in the shell level and s < p < d < f in orbital level. For example, an s, p, d or f orbital in the 2^{Dakota del Norte} La cáscara siempre debe tener menor energía que la de los 3.^rd cáscara. Pero según el principio de Aufbau, los electrones a veces se introducen en estos orbitales con excepciones. Por ejemplo, el orbital 4s tiene poca energía que el orbital 3d, aunque el subshell 3 viene antes del subshell 4. Aquí, el orden de relleno de los electrones en orbital es diferente del orden esperado.

Orden esperada

1s < 2s < 3s < 3p < 3d < 4s < 4p < 4d < 5s…

Orden actual

1s < 2s < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d…

Sin embargo, es difícil recordar los niveles de energía de cada orbital uno por uno. Por lo tanto, podemos usar el siguiente diagrama para determinar los niveles de energía fácilmente.

Figura 1: Orden de los niveles de energía de los orbitales

La imagen de arriba muestra un diagrama para la determinación de los niveles de energía. Aquí, podemos obtener el orden de los orbitales siguiendo el camino de las flechas. Después de cada punta de flecha, comience con la flecha siguiente. De esta forma, es fácil obtener los niveles de energía..

¿Cuál es la regla de Hund?

La regla de Hund explica el orden de los electrones que se llenan en los orbitales de las subshells. Las subshells están compuestas de orbitales. El número de orbitales presentes en una subshell es diferente de una subshell a otra. Por ejemplo, s subshell solo tiene un s-orbital, p subshell tiene 3 p-orbitals y d subshell está compuesto por 5 d-orbitals. Por lo tanto, debe haber un orden de llenar estos orbitales con electrones. De lo contrario, estos átomos se vuelven inestables..

Un orbital puede contener un máximo de 2 electrones. De acuerdo con la regla de Hund, cada orbital en la misma subcuenca está primero ocupado individualmente por electrones antes de emparejarse. Esto significa que los electrones se llenan primero como electrones no apareados y luego se acoplan. Por lo tanto, al asignar electrones a orbitales, se sigue esta regla. Esto se debe a que, si hay orbitales con pares de electrones y orbitales vacíos en la misma subcuenca, es una configuración inestable ya que los electrones están cargados negativamente y se repelen entre sí cuando están en el mismo orbital. Por lo tanto, los electrones tienden a organizarse de tal manera que se minimiza la repulsión entre los electrones..

Figura 2: Electrones que ocupan orbitales

Además, esta regla explica que los electrones se llenan a los orbitales de tal manera que coincidan con su "giro". En otras palabras, los electrones en orbitales ocupados individualmente de la misma subcuenca tienen el mismo giro. Cuando estos electrones están emparejados, dos electrones tienen espines opuestos para minimizar la repulsión entre ellos. Un electrón del par de electrones "gira" mientras que el otro electrón "gira".

Figura 3: Vuelta de electrones en orbitales

Si un orbital está ocupado individualmente, ese electrón puede ser "spin-up" o "spin-down". Sin embargo, cuando ese electrón está emparejado, el otro electrón debe tener el giro opuesto de este electrón. De esta manera, se minimiza la repulsión..  

Similitudes entre el principio de Aufbau y la regla de Hund

• Tanto el principio de Aufbau como la regla de Hund indican el orden en que los niveles de energía de un átomo se llenan con electrones..

Diferencia entre el principio de Aufbau y la regla de Hund

Definición

Principio de Aufbau: El principio de Aufbau explica el orden en el que las subcanillas de un átomo se llenan con electrones.  

Regla de Hund: La regla de Hund explica el orden en que los orbitales de las subshells están llenos de electrones..

Teoría

Principio de Aufbau:  De acuerdo con el principio de Aufbau, las subshells se llenan desde el nivel de energía más bajo hasta el nivel de energía más alto.

Regla de Hund: De acuerdo con la regla de Hund, los orbitales están primero ocupados individualmente por electrones, luego se emparejan de acuerdo con sus giros.

Niveles de energía

Principio de Aufbau: El principio de Aufbau describe la forma en que los electrones llenan las subshells.

Regla de Hund: La regla de Hund describe la forma en que los electrones llenan los orbitales de las subshells..

Repulsiones

Principio de Aufbau: El principio de Aufbau no describe la minimización de repulsiones entre electrones.

Regla de Hund: La regla de Hund indica cómo se llenan los electrones de manera de minimizar las repulsiones entre los electrones..

Conclusión

Tanto el principio de Aufbau como la regla de Hund son muy importantes en el desarrollo de la estructura atómica de un átomo particular. Si la cantidad de electrones es conocida para un cierto átomo, entonces podemos determinar el patrón en el que estos electrones están dispuestos en ese átomo con el uso de las teorías anteriores. La principal diferencia entre el principio de Aufbau y la regla de Hund es que el principio de Aufbau indica el orden en el cual las subshells están llenas de electrones, mientras que la regla de Hund indica la forma en que los electrones llenan los orbitales en las subshells.

Referencias:

1. "Principio de Aufbau". Wikipedia. Fundación Wikimedia, 21 de julio de 2017. Web. Disponible aquí. 02 de agosto de 2017. 
2. "Reglas de los Hunds". Química LibreTexts. Libretexts, 21 de julio de 2016. Web. Disponible aquí. 02 de agosto de 2017. 

Imagen de cortesía:

1. "Regla Klechkovski" por Bono ~ commonswiki asumida (basada en reclamaciones de derechos de autor) (CC BY-SA 3.0) a través de Commons Wikimedia
2. "Diagrama orbital de nitrógeno - Regla de Hund" Por CK-12 Foundation (raster), Adrignola (vector) - Archivo: High School Chemistry.pdf, página 325 (Domínio público) a través de Commons Wikimedia
3. "Regla de Hund" Por CK-12 Foundation (raster), Adrignola (vector) - Archivo: High School Chemistry.pdf, página 323, (Dominio público) a través de Commons Wikimedia