Zasada wykluczenia Pauliego nie określa dwóch elektrony (lub inne fermiony) mogą mieć identyczny stan mechaniki kwantowej atom lub cząsteczka. Innymi słowy, żadna para elektronów w atomie nie może mieć takiej samej elektroniki liczby kwantowe n, l, ml, oraz ms. Innym sposobem stwierdzenia zasady wykluczenia Pauliego jest stwierdzenie, że funkcja fali całkowitej dla dwóch identycznych fermionów jest antysymetryczna, jeśli cząstki są wymieniane.
Zasada została zaproponowana przez austriackiego fizyka Wolfganga Pauliego w 1925 r. W celu opisania zachowania elektronów. W 1940 r. Rozszerzył tę zasadę na wszystkie fermiony w twierdzeniu statystyki spinowej. Bozony, które są cząstkami o spinie całkowitym, nie podlegają zasadzie wykluczenia. Tak więc identyczne bozony mogą zajmować ten sam stan kwantowy (np. Fotony w laserach). Zasada wykluczenia Pauliego dotyczy tylko cząstek o spinie o wartości całkowitej całkowitej.
Zasada wykluczenia Pauliego i chemia
W chemii zasada wykluczenia Pauliego służy do określania struktury powłoki elektronowej atomów. Pomaga przewidzieć, które atomy będą współdzielić elektrony i uczestniczyć w wiązaniach chemicznych.
Elektrony znajdujące się na tej samej orbicie mają identyczne pierwsze trzy liczby kwantowe. Na przykład 2 elektrony w powłoce atomu helu znajdują się w podpowłoce 1s, gdzie n = 1, l = 0 iml = 0. Ich momenty obrotowe nie mogą być identyczne, więc jeden to ms = -1/2, a druga to ms = +1/2. Wizualnie rysujemy to jako podpowłokę z 1 elektronem „w górę” i 1 elektronem „w dół”.
W konsekwencji podpowłoka 1s może mieć tylko dwa elektrony, które mają przeciwne spiny. Wodór jest przedstawiony jako mający 1-warstwową powłokę z 1 elektronem „w górę” (1s1). Atom helu ma 1 „w górę” i 1 „w dół” elektronu (1s2). Przechodząc do litu, masz rdzeń helowy (1s2), a następnie jeszcze jeden „góra” elektronu, czyli 2s1. W ten sposób, konfiguracja elektronowa orbitali jest zapisany.