Friedrich Hund: nemecký fyzik, autor Hundových pravidiel a tunelového efektu
Friedrich Hund: nemecký fyzik, autor Hundových pravidiel a objaviteľ tunelového efektu. Prelomové práce o atómoch, molekulách a kvantovej teórii.
Friedrich Hund (4. februára 1896 – 31. marca 1997) bol nemecký fyzik z Karlsruhe, významný najmä v oblasti kvantovej teórie atómov a molekúl. Pôsobil na univerzitách v Rostocku, Lipsku, Jene, Frankfurte nad Mohanom a Göttingene a bol členom Medzinárodnej akadémie kvantovej molekulovej vedy. Dožil sa 101 rokov a počas svojej dlhej vedeckej kariéry publikoval viac ako 250 prác a esejí.
Život a kariéra
Hund pôsobil v období, keď sa formovala moderná kvantová mechanika. V akademickom prostredí viedol prednášky a vychoval niekoľko generácií fyzikov, pričom jeho práce mali veľký vplyv na vznik a rozvoj kvantovej chémie a spektroskopie. Bol aktívny predovšetkým v 20. a 30. rokoch 20. storočia, ale svoj vedecký vplyv udržiaval počas celého života.
Vedecký prínos
Hund prispel k pochopeniu štruktúry atómov a molekulových spektier a formuloval niekoľko základných poznatkov, ktoré sa dodnes používajú v kvantovej chémii a spektroskopii:
- Hundove pravidlá – sú súborom pravidiel, ktoré určujú, ako sa elektróny obsadzujú podorbitály v atómových konfiguráciách tak, aby vznikol energeticky najnižší (základný) stav. V stručnosti hovoria, že pri obsadzovaní degenerovaných orbitalov sa uprednostňuje:
- maximálny celkový spin (elektróny s rovnakým spinom),
- maximálny celkový orbitálny moment,
- pre dané obsadenie kúskové pravidlo pre hodnotu J – pri menej než poloplnom podpriečinku je základný stav s najmenším J, pri viac než poloplnom s najväčším J.
- Hundove prípady (Hund's cases) – klasifikácia spôsobov viazania a interakcie kuantových čísel v diatomických molekulách, ktorá pomáha pri interpretácii molekulových spektier a pri určovaní energetických hladín pre rôzne kombinácie spin-orbitačných interakcií.
- Tunelový efekt – už v roku 1926 Hund popísal jav, ktorý sa neskôr stal známym ako tunelový efekt. Opísal situácie, kedy kvantové častice môžu prejsť cez potenciálovú bariéru, ktorá by podľa klasickej fyziky bola nepriechodná. V molekulovej spektroskopii tento jav vysvetňuje napríklad rozdelenie energetických hladín v dvojitom potenciáli a prejavy ako inversionné pohyby a jemné štruktúry línií.
- Významné sú aj jeho práce na molekulárnych orbitáloch a ich využití pri vysvetľovaní väzieb a spektier molekúl — jeho výsledky ovplyvnili neskorší rozvoj molekulárnej orbitalovej teórie, v ktorej pokračovali ďalší vedci vrátane laureátov Nobelovej ceny.
Vplyv a dedičstvo
Práce Friedricha Hunda majú trvalý význam pre kvantovú fyziku, kvantovú chémiu a spektroskopiu. Hundove pravidlá sa bežne vyučujú v kurzoch všeobecnej chémie a fyziky pri vysvetľovaní konfigurácie elektrónov v atómoch a pri predpovedaní magnetických a spektroskopických vlastností prvkov. Jeho rané rozpracovanie tunelového efektu pomohlo pripraviť pôdu pre neskoršie teoretické i experimentálne štúdie v kvantovej mechanike a aplikáciách (napr. javy v polovodičoch, jadrovej fyzike a chémii).
Friedrich Hund zostáva pripomínaný nielen svojimi konkrétnymi pravidlami a pojmami, ale aj širokým vplyvom na formovanie modernej teórie molekulových štruktúr a spektier.
Prípady Hunds
Hundove prípady, ktoré sú osobitnými režimami v spájaní molekulového momentu hybnosti, a Hundove pravidlá, ktorými sa riadia elektrónové konfigurácie, sú dôležité v spektroskopii a kvantovej chémii. V chémii je dôležité najmä prvé z Hundových pravidiel, ktoré sa často označuje jednoducho ako Hundovo pravidlo.
Otázky a odpovede
Otázka: Kto bol Friedrich Hund?
Odpoveď: Friedrich Hund bol nemecký fyzik z Karlsruhe, známy svojou prácou o atómoch a molekulách.
Otázka: Kde pracoval?
Odpoveď: Pôsobil na univerzitách v Rostocku, Lipsku, Jene, Frankfurte nad Mohanom a Gِttingene.
Otázka: Aký prínos mal pre kvantovú teóriu?
Odpoveď: Prispel ku kvantovej teórii o štruktúre atómu a štruktúre molekulových spektier.
Otázka: Čo je Hundovo pravidlo?
Odpoveď: Hundovo pravidlo je princíp v atómovej fyzike, ktorý hovorí, že keď sa do atómu alebo molekuly pridajú elektróny, obsadia orbitaly s rôznymi spinovými orientáciami tak, aby sa maximalizovala ich celková spinová multiplicita. Je pomenované po Friedrichovi Hundovi, ktorý ho prvýkrát navrhol v roku 1926.
Otázka: Kedy objavil tunelový efekt?
Odpoveď: Neskôr takzvaný tunelový efekt objavil v roku 1926.
Otázka: Bol Friedrich Hund členom nejakých vedeckých spoločností?
Odpoveď: Áno, bol členom Medzinárodnej akadémie kvantovej molekulárnej vedy.
Prehľadať