Principio De Máxima Multiplicidad O Regla De Hund

Comenzaremos entendiendo de qué se trata el Principio de Máxima Multiplicidad de Hund. Visualiza los orbitales atómicos. Imagina electrones ocupando estos orbitales.

Primero, consideraremos la configuración electrónica de un átomo. Analizaremos como se distribuyen los electrones dentro de los orbitales. Luego, examinaremos los orbitales de igual energía. Estos son los orbitales degenerados.

Identificación de los orbitales degenerados

Identificaremos los orbitales degenerados. Estos son los orbitales con la misma energía. Por ejemplo, los orbitales p (px, py, pz) son degenerados. También lo son los orbitales d.

Asumimos que ya conocemos la configuración electrónica del átomo. También, sabemos cuántos electrones hay en el subnivel de energía que estamos analizando.

Aplicación de la Regla de Hund

La regla de Hund nos dice cómo llenar estos orbitales degenerados. Los electrones se distribuirán individualmente en cada orbital. Lo harán antes de que cualquier orbital se ocupe doblemente.

Consideraremos la multiplicidad de espín. Esta multiplicidad se maximiza cuando los electrones tienen espines paralelos. Espines paralelos significan que todos los electrones tienen el mismo espín. Por ejemplo, todos "arriba" o todos "abajo".

Analizamos las opciones. Imagina que tenemos tres orbitales p y dos electrones. Una opción es poner ambos electrones en el mismo orbital. La otra opción es poner cada electrón en un orbital diferente. La regla de Hund favorece la segunda opción.

Cálculo de la Multiplicidad de Espín

Calcularemos la multiplicidad de espín (2S+1). S es el espín total. Para electrones con espines paralelos, S es la suma de los espines individuales (+1/2 o -1/2).

Por ejemplo, si tenemos dos electrones con espines paralelos, S = 1/2 + 1/2 = 1. Entonces, la multiplicidad de espín es 2(1) + 1 = 3. Esta configuración tiene mayor multiplicidad que si los electrones estuvieran apareados.

Si los electrones están apareados, uno tiene espín +1/2 y el otro -1/2. En este caso, S = 0. Por lo tanto, la multiplicidad es 2(0) + 1 = 1.

Determinación de la Configuración Electrónica Más Estable

Concluimos que la configuración con la mayor multiplicidad de espín es la más estable. Esto se debe a que minimiza la repulsión interelectrónica. Recuerda que electrones con espines paralelos tienden a evitarse entre sí.

Evaluaremos si la configuración electrónica cumple con la regla de Hund. ¿Están los electrones distribuidos individualmente en los orbitales degenerados? ¿Se maximiza la multiplicidad de espín?

Ejemplo Práctico: El Nitrógeno

Consideremos el nitrógeno (N). Su configuración electrónica es 1s²2s²2p³. Analizamos los orbitales 2p. Tenemos tres orbitales p y tres electrones.

Según la regla de Hund, cada electrón ocupará un orbital p diferente. Cada uno tendrá el mismo espín. Esto maximiza la multiplicidad de espín.

La multiplicidad de espín para esta configuración es 2(3/2) + 1 = 4. Esta es la configuración más estable para el nitrógeno.

Conclusión

El Principio de Máxima Multiplicidad de Hund nos guía. Nos ayuda a predecir la configuración electrónica más estable. Esta configuración minimiza la energía del átomo. La clave es maximizar la multiplicidad de espín. Esto se logra llenando los orbitales degenerados individualmente con espines paralelos.