フントの法則

フントの法則は電子の運動状態に関する規則である。

具体的には同一エネルギーの軌道に電子が収容されるとき、どう入るのか？ということを説明している。

フントの法則は第三法則まである。また、この法則は、第一法則＞第二法則＞第三法則の順番で優先される。

第１法則

２個の電子のスピン角運動量は同じ向きが安定

第２法則

１個の電子のスピン角運動量と軌道角運動量は逆向きが安定

第３法則

２個の電子の軌道角運動量は同じ向きが安定

この法則を用いると、ｐ軌道やｄ軌道の電子の入り方は以下のようになる

ｍ_ｓ（スピン磁気量子数）について、

ｍ_ｓ＝　1/2・・・↑

ｍ_ｓ＝ー1/2・・・↓

であらわすと、

と表せられる。

第一法則はｐ^３まで↑が入り続けることに現れている。

第二法則はｐ^１の↑がｍ_ｌ＝－１の軌道から入り、$p^4$は↓が$m_l=1$の軌道から入ることに現れている。

第三法則は$l$ができるだけ符号を打ち消さないように入っていく（つまり、下から順番に上方向に、$p^4$以降は上から順番に下方向に）ことに現れている。

ここで見てわかるように、ｄ^１～ｄ^４までは軌道磁気量子数とスピン磁気量子数がうち消しあっている。よって、磁性が弱い。

一方ｄ^５～ｄ^８ぐらいまでは軌道磁気量子数とスピン磁気量子数が同じ正の数で、強めあっている。よって、角運動量が大きいほど磁性が強いといえるので、実際表を見てわかるようにこの軌道を持つ金属が、強磁性体として用いられている。

フントの法則を項の記号で表すと、以下のようになります。

第一法則
最大の$S$をもつ状態が最安定であり、$S$が小さくなるにつれて安定性が減少する。

第二法則
同じ$S$をもつ状態では最大の$L$をもつ状態が最安定である。

第三法則
$S$と$L$が同じである場合、副殻が半分より少なくしか占有されていない場合は最小の$J$の状態が再安定であり、副殻が半分より多く占有されていれば最大の$J$の状態が最安定である。

参考）
マッカーリ・サイモン　物理化学　上　p327