Pauli-uteslutningsprincipen Definition

Pauli-uteslutningsprincipen säger att inga två elektroner (eller andra fermioner) kan ha samma kvantmekaniska tillstånd i samma atom eller molekyl. Med andra ord, inget par elektroner i en atom kan ha samma elektroniska kvantantal n, l, m_l, och M_s. Ett annat sätt att säga Pauli-uteslutningsprincipen är att säga att den totala vågfunktionen för två identiska fermioner är antisymmetrisk om partiklarna byts ut.

Principen föreslogs av den österrikiska fysikern Wolfgang Pauli 1925 för att beskriva elektronernas beteende. 1940 utvidgade han principen till alla fermioner i spinnstatistiksteoremet. Bosoner, som är partiklar med ett heltal snurr, följer inte uteslutningsprincipen. Så identiska bosoner kan uppta samma kvanttillstånd (t.ex. fotoner i lasrar). Pauli-uteslutningsprincipen gäller endast partiklar med en hel heltal snurr.

Pauli-uteslutningsprincipen och kemi

Inom kemi används Pauli-uteslutningsprincipen för att bestämma elektronskalstrukturen hos atomer. Det hjälper till att förutsäga vilka atomer som delar elektron och deltar i kemiska bindningar.

Elektroner som är i samma kretslopp har identiska första tre kvantantalet. Till exempel är de två elektronerna i skalet på en heliumatom i 1s underskal med n = 1, l = 0 och m_l = 0. Deras rotationsmoment kan inte vara identiska, så en är m_s = -1/2 och den andra är m_s = +1/2. Visuellt ritar vi detta som ett underskal med 1 "upp" elektron och 1 "ner" elektron.

Som en följd av detta kan 1s underskal bara ha två elektroner, som har motsatta snurr. Väte avbildas ha ett 1-s-underskal med 1 "upp" -elektron (1s¹). En heliumatom har 1 "upp" och 1 "ner" elektron (1s²). När du går vidare till litium har du heliumkärnan (1s²) och sedan ytterligare en "upp" elektron som är 2s¹. På detta sätt skrivs elektronkonfigurationen för orbitalerna.