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洪德定则的意思、洪德定则的详细解释

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洪德定则的解释

原子核外电子排布规律之一。指原子核外电子的排布必先尽可能分占在同一电子亚层的各个轨道上,且自旋方向相同。如氮原子的核外电子排布应是:1s2s2p↑↓↑↓↑↑↑而不是:1s[]2s[]2p↑↓↑↓↑↓↑该定则由德国物理学家洪德提出,故名。 【洪德定则】原子核外电子排布规律之一。指原子核外电子的排布必先尽可能分占在同一电子亚层的各个轨道上,且自旋方向相同。如氮原子的核外电子排布应是:1s2s2p↑↓↑↓↑↑↑而不是:1s[]2s[]2p↑↓↑↓↑↓↑该定则由德国物理学家洪德提出,故名。

词语分解

专业解析

洪德定则(Hund's rules)是原子物理学中用于确定原子基态电子排布的三条经验规则,由德国物理学家弗里德里希·洪德(Friedrich Hund)于1925年提出。该定则的核心目的是解释多电子原子中电子在简并轨道上的填充顺序,以保障原子能量最低且状态最稳定。

一、定则内容

  1. 最多原理:在相同能量的轨道(即简并轨道)中,电子会优先以相同自旋方向分占不同轨道,使总自旋量子数最大。
  2. 最低能量原理:满足自旋最大化后,电子会优先填充磁量子数绝对值最大的轨道,以减少电子间库仑排斥。
  3. 总角动量最大化:若前两条无法完全确定基态,则总角动量量子数最大的状态能量最低。

二、应用与意义

洪德定则主要用于解释原子和离子的电子排布规律,例如碳原子(电子组态2p²)的两个p电子会分占两个轨道且自旋平行。这一规则在化学键形成、光谱分析及材料磁性研究中具有重要指导价值。

三、学术参考

相关理论可进一步参考《量子力学基础》(高等教育出版社)及洪德发表的原始论文《Zur Deutung der Molekelspektren》,具体实验验证数据可见《物理评论》期刊1952年刊载的原子光谱研究综述。

网络扩展解释

洪德定则是原子物理学中描述多电子原子基态电子排布的重要规则,由德国物理学家弗里德里希·洪德(Friedrich Hund)在1925年提出。以下是其核心内容和理论解释:

1.基本定义

洪德定则指出:在同一电子亚层(如p、d、f等)的轨道中,电子会优先分占不同轨道,且自旋方向相同,从而使体系能量最低。例如,氮原子(原子序数7)的2p轨道电子排布为三个电子分别占据三个p轨道,且自旋方向平行,而非两两配对。

2.理论解释

根据量子力学,洪德定则的成立与以下两个原则相关:

3.应用示例

以氧原子(原子序数8)为例:

4.扩展说明

部分资料提到洪德规则的第三条(关于总角动量J的选择),但这属于补充规则,通常称为朗德间隔定则,适用于判断能级精细结构,而非洪德定则的核心内容(需注意此网页权威性较低,建议参考权威教材验证)。

洪德定则揭示了多电子原子基态的能量最低化机制,是理解原子光谱、化学键形成及元素周期律的重要理论基础。如需更深入的数学推导(如Slater行列式、交换能计算等),可查阅量子力学相关教材或文献。

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