Τι είναι ο νόμος του Hund στη χημεία; Ο κανόνας του Hund είναι ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής και δηλώνει ότι η εντροπία πρέπει να αυξάνεται σε οποιοδήποτε κλειστό σύστημα. Αυτός ο νόμος ισχύει για όλα τα συστήματα, είτε πρόκειται για θηλαστικά είτε για χημικά. Η αρχή πήρε το όνομά της από τον Γερμανό χημικό Ρούντολφ Κρίστιαν Χουντ που το δήλωσε πρώτος το 1852.
Βασικά στοιχεία του νόμου του Hund
1. Ο νόμος του Hund είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για την ανάλυση χημικών αντιδράσεων.
Ο νόμος ορίζει ότι η διαμορφωτική εντροπία ενός μορίου ή ιόντος είναι ευθέως ανάλογη με τον λογάριθμο του αριθμού των διακριτών τρόπων με τους οποίους θα μπορούσε να διαταχθεί. Με άλλα λόγια, όταν τα μόρια συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν μια ένωση, η συνολική τους ενέργεια μειώνεται και η
εντροπία τους αυξάνεται. Η εντροπία είναι ένα μέτρο της αταξίας και μια διαδικασία που αυξάνει την εντροπία εμφανίζεται πιο εύκολα από αυτή που τη μειώνει.
2. Βοηθά τους χημικούς να προσδιορίσουν τη χημική αντιδραστικότητα.
Ο νόμος δηλώνει ότι όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των κβαντικών καταστάσεων που είναι διαθέσιμες για τα ηλεκτρόνια, τόσο περισσότερη χημική αντιδραστικότητα θα έχει ένα άτομο ή ένα μόριο. Αυτός ο παράγοντας μπορεί να μετρηθεί με τον υπολογισμό της κατανομής ηλεκτρονίων χρησιμοποιώντας κβαντικούς αριθμούς.
3. Είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για την πρόβλεψη των θερμοδυναμικών ιδιοτήτων των ενώσεων.
Ο νόμος ορίζει ότι η εντροπία μιας ένωσης ακολουθεί πάντα την ίδια τάση με ένα συστατικό ή ένα μικρό μόριο. Εάν ένα συστατικό είναι επιθυμητό να αποσυντεθεί στα συστατικά του μέρη, θα συμβεί πρώτα μια τέτοια αποσύνθεση και μαζί της θα αυξηθεί η εντροπία του προϊόντος. Έτσι, εάν κάποιος θέλει να μάθει τι θα συμβεί στη συνέχεια, μπορεί απλώς να αναζητήσει μειώσεις στην εντροπία για μεταγενέστερες αποσυνθέσεις, οι οποίες συσχετίζονται με αυξήσεις της αντιδραστικότητας από τις αντιδράσεις.
4. Ένα χρήσιμο εργαλείο για την πρόβλεψη της θερμοδυναμικής σταθερότητας των ενώσεων.
Ο νόμος λέει ότι εάν μια ένωση σχηματίζεται από άτομα με μεγάλες ηλεκτραρνητότητες, είναι πιο πιθανό να έχει χαμηλότερη εσωτερική ενέργεια, και έτσι να την κάνει πιο σταθερή. Όταν ένα άτομο με μικρή ηλεκτραρνητικότητα ενώνεται με τα άλλα, η εντροπία αυξάνεται επειδή ο αριθμός των μοριακών διαμορφώσεων αυξάνεται. Αυτό σημαίνει ότι θα είναι λιγότερο σταθερό από την άλλη (πιο σταθερή) μορφή του πριν από το σχηματισμό συνδυασμού.
5. Ένα χρήσιμο εργαλείο για την πρόβλεψη αντιδράσεων ιόντων.
Ο νόμος του Hund στη χημεία δηλώνει ότι η εντροπία ενός ιόντος είναι αμετάβλητη κατά το σχηματισμό, αλλά παραμένει να έχει τη δική του ατομική ηλεκτροστατική δύναμη. Αύξηση της εντροπίας δεν συμβαίνει ακόμη και όταν τα μόρια είναι αδέσμευτα, ενώ με την οξείδωση ή τη μείωση, το σύστημα μετακινείται από μια υψηλότερη σε μια χαμηλότερη κατάσταση ελεύθερης ενέργειας, επομένως απαιτείται αύξηση της εντροπίας.
6. Ο νόμος του Hund στη χημεία βοηθά τους χημικούς να προβλέψουν ποιοι δεσμοί θα είναι ιοντικοί και ποιοι θα είναι ομοιοπολικοί.
Όταν τα ατομικά τροχιακά των ατόμων πλησιάζουν το ένα στο άλλο κατά τη διάρκεια του δεσμού, μοιράζονται ηλεκτρόνια και διατηρούν κάποιο βαθμό ανεξαρτησίας και ξεχωριστή ταυτότητα ως συγκεκριμένα άτομα. Το αποτέλεσμα αυτού του συνδυασμού έχει ως αποτέλεσμα ηλεκτροστατική δύναμη και μείωση της εντροπίας και των δύο ατόμων. Σε έναν ιοντικό δεσμό, το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων δεν είναι ελεύθερο να κινηθεί γύρω από ολόκληρο το σύνολο των ατόμων με τα οποία είναι συνδεδεμένο, με αποτέλεσμα ένα υψηλό θετικό φορτίο στο ένα άτομο και ένα υψηλό αρνητικό φορτίο στο άλλο. Στον ομοιοπολικό δεσμό, τα ηλεκτρόνια μοιράζονται πιο ομοιόμορφα μεταξύ των δύο συνδεδεμένων ατόμων. Κάθε δεσμός έχει κάποιο βαθμό κοινής χρήσης και ατομική ταυτότητα, με αποτέλεσμα να μην υπάρχει ισχυρή διπολική ροπή και καμία ισχυρή έλξη μεταξύ συνδεδεμένων ατόμων, καθιστώντας τον ομοιοπολικό δεσμό αδύναμο και μη πολωμένο.
7. Βοηθά τους χημικούς να καθορίσουν πώς θα αντιδράσουν οι ενώσεις με πολλαπλούς δεσμούς.
Η ποσότητα των κοινών ζευγών ηλεκτρονίων μεταξύ δύο ατόμων, καθορίζει εάν ο δεσμός μεταξύ τους θα είναι ή όχι ιονικός ή ομοιοπολικός. Εάν ο δεσμός περιέχει ζυγό αριθμό ζευγών ηλεκτρονίων, και τα δύο άκρα του δεσμού θα είναι εξίσου φορτισμένα και μπορεί να γίνει αντιδρών σε μια ηλεκτροχημική αντίδραση. Εάν υπάρχει περιττός αριθμός ηλεκτρονίων στον δεσμό, θα λάβει καθαρό φορτίο και μπορεί να θεωρηθεί ως μεταβατικό στοιχείο. Θα χρησιμεύσει επίσης είτε ως καταλύτης είτε ως αντιδραστήριο σε χημικές αντιδράσεις.
8. Βοηθά στον προσδιορισμό του τρόπου εύρεσης της συνολικής ενέργειας δεσμού μιας ένωσης
Η συνολική ενέργεια του δεσμού προσδιορίζεται από το άθροισμα της ισχύος του δεσμού και των ηλεκτρονίων σθένους. Αυτή η τιμή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη της θερμοδυναμικής συμπεριφοράς δεδομένων συστημάτων, επειδή επηρεάζει την ικανότητά του να εκτελεί εργασία. Το άθροισμα των ενεργειών των δεσμών είναι πάντα σταθερό για μία ένωση, με όλες τις τιμές να είναι θετικές. Εάν μια ένωση εκπέμπει πάντα μεγάλες ποσότητες θερμότητας κατά τη διάρκεια μιας ενδόθερμης διαδικασίας, τότε οι δεσμοί της έχουν μεγάλη ποσότητα ενέργειας και είναι σχετικά αδύναμοι σε σύγκριση με άλλες ενώσεις.
συμπέρασμα
Τι είναι ο νόμος του Hund στη χημεία; Θα πρέπει να σημειωθεί ότι αυτός ο κανόνας μπορεί μερικές φορές να απορριφθεί λαμβάνοντας υπόψη τις περικυκλικές αντιδράσεις. Η πραγματική μεταβολή της εντροπίας δεν σχετίζεται με τον αριθμό των διακριτών διατάξεων του συστήματος, αλλά με τις αλλαγές ηλεκτρικού φορτίου και τις αλλαγές γωνίας δεσμού. Αυτό σημαίνει ότι η εντροπία αυξάνεται ακόμη και όταν μια γωνία δεσμού ή μια κατανομή ηλεκτρονίων παραμένει αμετάβλητη.
ΠΗΓΉ:https://www.echemi.com
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου