O princípio da exclusão de Pauli não estabelece dois elétrons (ou outros férmions) podem ter o mesmo estado quântico mecânico no mesmo átomo ou molécula. Em outras palavras, nenhum par de elétrons em um átomo pode ter o mesmo Números quânticos n, eueue ms. Outra maneira de afirmar o princípio de exclusão de Pauli é dizer que a função de onda total para dois férmions idênticos é anti-simétrica se as partículas forem trocadas.
O princípio foi proposto pelo físico austríaco Wolfgang Pauli em 1925 para descrever o comportamento dos elétrons. Em 1940, ele estendeu o princípio a todos os férmions no teorema da estatística de spin. Os bósons, que são partículas com um spin inteiro, não seguem o princípio da exclusão. Assim, bósons idênticos podem ocupar o mesmo estado quântico (por exemplo, fótons em lasers). O princípio de exclusão de Pauli se aplica apenas a partículas com um spin meio inteiro.
O princípio de exclusão de Pauli e a química
Na química, o princípio de exclusão de Pauli é usado para determinar a estrutura da camada de elétrons dos átomos. Ajuda a prever quais átomos compartilharão elétrons e participarão de ligações químicas.
Os elétrons que estão no mesmo orbital têm os três primeiros números quânticos idênticos. Por exemplo, os 2 elétrons na concha de um átomo de hélio estão no sub-invólucro 1s com n = 1, l = 0 e meu = 0. Seus momentos de rotação não podem ser idênticos, então um é ms = -1/2 e o outro é ms = +1/2. Visualmente, desenhamos isso como um subshell com 1 elétron "up" e 1 elétron "down".
Como conseqüência, o sub-invólucro 1s pode ter apenas dois elétrons, que possuem rotações opostas. O hidrogênio é descrito como tendo uma subcamada 1s com 1 elétron "up" (1s1). Um átomo de hélio possui 1 elétron "up" e 1 "down" (1s2). Passando para o lítio, você tem o núcleo de hélio (1s2) e depois mais um elétron "up" que é 2s1. Nesse caminho, a configuração eletrônica dos orbitais está escrito.