ما هي قاعدة هوند؟
تشرح قاعدة هوند العلاقة بين الإلكترونات في المدارات الموجودة حول النواة ، وتعرف باسم قاعدة التعدد الأقصى، وتحدّد الدوران الكلي الناتج عن الدوران المكافئ لكل مجموعة إلكترونات في مدار محدد، وتبيّن قاعدة هوند أنّ الدوران الكلي الناتج عن مجموعة الدورانات المكافئة للمدارات هو ما يجعل الذرة في حالةٍ أكثر استقرارًا.
توصّل إلى هذا الاستنتاج العالم فريدريش هوند في عام 1925م، ويتم تحديد حالة الدوران للاكترونات بالرجوع إلى مستوى الطاقة التي تقع فيها الإلكترونات، بحيث إنّ كلّ من الدوران ومستوى الطاقة مرتبطان ببعضهما، ويمكن لقاعدة هوند أن تُساعد في عملية التنبؤ بخصائص الذرات المختلفة.
تكوين الإلكترون والغرض منه حسب قاعدة هوند
تحتوي ذرات العناصر المختلفة على إلكترونات تدور حول نواتها في مدارات محددة، وتُمثل هذه المدارات مستويات طاقة تستقرّ فيها إلكترونات الذرة، وتتنافر الإلكترونات فيما بينها نظرًا لأنّ شحناتها سالبة ممّا يجعل المدارات مفصولة ومتباعدة، وهذا ما يجعل المدارات متعددة حول النواة بحسب قاعدة هوند المعروفة باسم قاعدة التعدّد الأقصى.
تكون الذرات في حالة استقرار أكبر كلما مُلئت المدارات التي حولها بالإلكترونات، وهذا ما يفسر أنّ الغازات النبيلة ذات مدار أخير ممتلئ أو مستوى الطاقة الأخير لها الأكثر استقرارًا بين العناصر، ولا تتفاعل مع العناصر الأخرى نظرًا لتمتّعها بهذا الاستقرار.
أمثلة على قاعدة هوند
تنصّ قاعدة هوند على أنّ أقلّ طاقة تكوينية لأيّ ذرة أو مستوى طاقة تحدث عندما تحتوي على أكبر عدد من الدورات الإلكترونيّة المتوازية، أيّ التي تدور إلكتروناتها الفردية في مستوى الطاقة بشكل متوازٍ أو في نفس الاتجاه مع بعضها البعض وذلك لأنّ التنافر الحركي يجعلها في حالة دوران منفصل ومستقر ويبعدها عن الارتباط الدوراني، ويمكن توضيح هذه القاعدة عن طريق الأمثلة الآتية:
في التوزيع الإلكتروني ل ذرّة الكربون التي تحتوي على ستة إلكترونات، يتم البدء بمستوى الطاقة 1S بحيث يوضع فيه زوج من الإلكترونات المرتبطة التي تدور بعكس بعضها البعض، أيّ تغزل باتجاهين متعاكسين، والمدار الذي يليه 2S يُوضع فيه إلكترونان آخرون متعاكسين في الغزل أو الدوران بنفس الطريقة الأولى.
يتبقّى إلكترونان لذرة الكربون، ويوزّعان في مداراين من المدارات الثلاثة المتاحة في مستوى الطاقة 2P، ولا يُوضع الإلكترونان بشكل مزدوج في مدار واحد، ولكن تُملأ المدارات الفارغة وبعد الملء تتمّ المزاوجة بين الإلكترونات الفرديّة للحصول على دوران كليّ يوصل الذرّة لأكبر حالة من الاستقرار.
عند توزيع الإلكترونات حول ذرة الأكسجين التي تحتوي على ثمانية إلكترونات يُوضع الإلكترونان الأولون في المدار 2S بشكل مزدوج، والمدار 2S يحصل أيضًا على إلكترونين مزدوجين، ويتبقى لدى ذرة الأكسجين 4 إلكترونات.
تُوزّع الإلكترونات المتبقية على مدارات مستوى الطاقة 2P بشكل فردي بحيث تمتلئ الثلاثة مدارات بالإلكترونات الفردية، ويُوضع الإلكترون الرابع في أحد المدارات، بحيث يصبح مستوى الطاقة 2P يحتوي في مداريه على إلكترونات فردية، ومدار واحد ممتلئ.
الفرق بين قاعدة هوند ومبدأ أوفباو
تنصّ قاعدة هوند على أنّ جميع الإلكترونات الموجودة بشكل منفرد في المدارات لها نفس الدوران، وأنّ جميع المدارات الموجودة في المستويات الفرعية من الطاقة تُشغَل أو تُعبَّأ بشكل فردي في البداية قبل أن يتم تعبئتها بشكل مضاعف أو ازدواجي.
ينصّ مبدأ أوفباو على أنّ الإلكترونات تتوزع حول النواة عن طريق ملء مستويات الطاقة المنخفضة حول النواة ومن ثمّ الانتقال إلى المستويات الأعلى فالأعلى بالترتيب، دون توضيح تفاصيل المدارات الفرعية داخل مستويات الطاقة، ممّا يجعل قاعدة هوند أكثر تفصيلًا ووضوحًا لتوزيع الإلكترونات.
الفرق بين قاعدة هوند ومبدأ استبعاد باولي
تَصف قاعدة هوند كيفيّة تعبئة الإلكترونات في مدارات الطاقة حول الذرة، أمّا مبدأ استبعاد باولي فيدرُس الأعداد الكميّة للذرات وينص على وجود إلكترونين فقط في كلّ مدار بينما تنصّ قاعدة هوند على أنّ التعبئة في المدارات تحدث بشكل فردي في بداية التوزيع الإلكتروني وبعد ذلك تحدث عملية الاقتران للإلكترونات الفردية.
يعمل مبدأ استبعاد باولي على وصف كيفيّة دوران الإلكترونات في نفس المدارات عن طريق دراسة العلاقة بين الأرقام الكموميّة للذرات والتوزيع الإلكتروني في المدارات والتي تحدّد شكل المدار وطبيعة التوزيع فيه.
