Suche Erklärung zur 4 rten Hundschen Regel

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Wie man so schön am Anfang lernt: Halb und voll besetzte Unterschalen sind besonders stabil

Bei einer halb besetzten Unterschale hast du nur Elektronen eines Spins, wie du richtig erkannt hast. Wenn du zusätzlich Elektronen in das System einführst wird das System energetisch immer ungünstiger und die Atome dementsprechend reaktiver. Bleiben wir mal in der 3. Periode, ein halb besetztes 3p-Orbital haben wir bei P, führt man in dieses System ein weiteres Elektron landet man beim Schwefel, der schon etwas reaktiver ist, noch ein weiteres Elektron führt zum Cl, das ist wesentlich reaktiver. Das liegt daran, dass S und Cl leichter den Edelgaszustand erreichen können, so würde man es prinzipiell ja auch erwarten, wenn man noch nie was von den Hund'schen Regeln gehört hat.

Die besondere Stabilität von höchstens halb besetzten Schalen liegt daran, dass man nur Elektronen desselben Spins hat. "Hier ist der Zustand mit minimaler Gesamtdrehimpulsquantenzahl J am stärksten gebunden", sprich es gibt keine WW zwischen unterschiedlichen Spins. Bei mehr Elektronen gibt es die eben schon und sie werden immer särker, bis man den Edelgaszustand erreicht hat, der insgesamt einen so großen Energiegewinn bringt, dass die WW der Spins keine Rolle mehr spielen. Ich denke so kann man das vereinfacht sagen.

Im Fall des Al+ und Al musst du aber aufpassen, da vergleichst du Birnen mit Äpfeln. Die Stabilität von Atomen im Grundzustand kannst du nicht mit Ionen vergleichen. Natürlich sind Ionen immer reaktiver als Atome im Grundzustand, aufgrund der elektrostatischen Wechselwirkungen! Da spielt die Elektronenkonfiguration nur eine untergeordnete Rolle ;-)

Sie spielt aber sehr wohl eine Rolle bei der Entscheidung ob und welches Ion sich bildet und damit sind wir dann doch wieder bei der Hund'schen Regel. Bei Al+ wird eine abgeschlossenes s-Orbital erreicht, bei Al 3+ Edelgaskonfiguration. Daran kann man eine Vorhersage treffen welche Ionen sich bevorzugt bilden werden (Oxidationszahlen), da man eben weiß, dass voll und ganz besetzte Unterschalen besonders stabil sind.

Dein Vergleich wäre also zw. Al3+ und Al+ viel sinnvoller! :-)

Ich hoffe ich konnte deiner Vorstellung ein bisschen auf die Sprünge helfen!

das heißt effektiv die energetisch günstigsten zustände sind grundsätzlich die mit weniger elektronen ausnahme bei genau halber bzw voller besetzung?

aber wenn ich ne halb besetzte schale habe folglich nur einen spin, und ein anderes atom sich dazugesellt das 3/4 rtel voll ist, wie interagieren die verschieden spinnenden elektronen der 2 atome dann?

gruß

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@akanton4

Ja genau, so würde ich das sagen.

Puh, mit der Frage nach der Interaktion bin ich leider überfragt. Es gibt so etwas wie den Spinumkehr, der dann statt findet, wenn es energetisch günstiger ist den Spin eines Elektrons umzukehren, aber dieser Prozess ist meines Wissens nach selbst energetisch aufwendig, weshalb ich dir nicht sagen kann wann genau so etwas statt findet. In jedem Fall müsste man bei der Interaktion zweier Atome die Molekülorbitale betrachten, aber wie da da die Richtung des Spins eine Rolle spielt, darüber habe ich mir ehrlich gesagt noch gar keine Gedanken gemacht ;-)

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Der Gesamtdrehimpuls J ist die Summe von Bahndrehimpuls L und Spin S. Dabei sind (im Grenzwert der LS-Kopplung). L und S über alle Elektronen zu summieren, erst dann kombiniert man sie zum J.

Beispiel: Du hast zwei d-Elektronen, d². Der Grundzustand hat zwei ungepaarte Elektronen, S=1 und L=3 (also ein ³F, Triplett-F). Die möglichen J-Werte (von L–S bis L+S) sind 2,3,4. Dasselbe gilt (wegen der Elektron–Loch-Symmetrie) für acht d-Elektronen. Die d�?�-Besetzung hat ebenfalls einen ³F-Grundzustand, und J=2,3,4.

Der Unterschied ist also, daß eine d²-Besetzung einen ³F₂ und die d�?�-Besetzung einen ³F₄ als Spin-Bahn-Grund­zustand haben. Die hochgestellte Zahl ist der Spin [2S+1, per Konvention], die tiefgestellte der Gesamtdrehimpuls J.

Natürlich sollte man das alles nicht so ernstnehmen. Die LS-Kopplung funktioniert nur für leichte Atome so einigermaßen, ist aber wie das ganze Hund'sche Gedöns nur eine Faustregel. Atome sind etwas komplizierter, und wenn man es wirklich wissen will, dann muß man rechnen.

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Für jede hilfreiche Antwort (bitte nur von Experten bzw. Kennern der Materie) bin ich euch sehr dankbar!
Die hilfreichste bekommt natürlich morgen den Stern! :-)

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b. Da verstehe ich nicht, worauf man da genau hinaus will. Kann mir jemand die Frage genauer erklären bitte?

c. Die drei Hundschen Regeln lauten ja:

  1. Volle Schalen und Unterschalen haben J=L+S=0 (Gesamtdrehimpuls)
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