Règle de Hund

Règle de Hund

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1. La règle de Hund

1.1 Principe de la règle de Hund

Définition

La règle de Hund stipule que, pour des électrons occupant des orbitales de même énergie (dégénérées), les électrons se répartissent de manière à maximiser le nombre d’électrons non appariés et à avoir des spins parallèles. Autrement dit, les électrons occupent d’abord chaque orbitale avec des spins identiques avant de former des paires.

Relation

Lorsqu’on remplit les orbitales d’une sous-couche (p, d ou f), la règle de Hund dicte que chaque orbitale doit contenir un électron de même spin avant que les électrons commencent à s’apparier.

1.2 Exemples d’application

  • Carbone (Z = 6) : configuration électronique : 1s2 2s2 2p2. Les deux électrons dans la sous-couche 2p occupent chacun une orbitale 2p différente avec des spins parallèles.
    2px 2py 2pz
    ↑ ↑
  • Azote (Z = 7) : configuration électronique : 1s2 2s2 2p3. Les trois électrons dans la sous-couche 2p occupent chacune des trois orbitales 2p avec des spins parallèles.
    2px 2py 2pz
    ↑ ↑ ↑
  • Oxygène (Z = 8) : configuration électronique : 1s2 2s2 2p4. Les trois premières orbitales 2p sont occupées par un électron chacun (avec des spins parallèles), et le quatrième électron vient s’apparier avec l’un des trois électrons déjà présents.
    2px 2py 2pz
    ↑↓ ↑ ↑
  • Fluor (Z = 9) : configuration électronique : 1s2 2s2 2p5. Le cinquième électron dans la sous-couche 2p s’apparie avec un autre électron déjà présent.
    2px 2py 2pz
    ↑↓ ↑↓ ↑
  • Sodium (Z = 11) : configuration électronique : 1s2 2s2 2p6 3s1. Les trois orbitales 2p sont toutes remplies, respectant la règle de Hund.

1.3 Utilisation de la règle de Hund

Conseil

Lorsque vous écrivez les configurations électroniques, commencez toujours par placer les électrons dans des orbitales dégénérées (de même énergie) avec des spins parallèles. Ce n’est qu’après avoir occupé toutes les orbitales avec un seul électron que vous commencerez à former des paires.

1.4 Exceptions et précisions

Il n’y a pas d’exceptions majeures à la règle de Hund. Cependant, dans des situations impliquant des ions ou des molécules complexes, les orbitales peuvent se réorganiser pour minimiser l’énergie totale du système.

1.5 Résumé

La règle de Hund guide le remplissage des électrons dans les orbitales dégénérées, maximisant le nombre d’électrons non appariés avec des spins parallèles. Cette règle est essentielle pour comprendre la structure électronique des atomes et la réactivité chimique.