Hvad er Pauli-udelukkelsesprincippet?
Ved anvendelser inden for kemi og kvantemekanik handler Pauli-ekskluderingsprincippet om placeringen af elektroner i et atom. Princippet siger, at hvert elektron i et atom skal have unikke kvanttal. Mængdenumre angiver underskallen og størrelsen, placeringen og energiniveauet for orbitaler, hvori elektronerne kan findes, såvel som omdrejningen af hvert elektron.
I et atom går elektroner i kredsløb. Områderne, hvor specifikke elektroner optager plads, kaldes orbitaler, og orbitaler er samlet i underskaller. Antallet af elektroner i en given orbital eller subshell er dikteret af forskrifterne til Pauli-ekskluderingsprincippet, som siger, at ingen to elektroner kan have identiske kvanttal. Der er fire kvanttal for elektroner, der tilsammen angiver elektronens generelle placering i et givet atom. Kvanttalene kaldes hoved, azimuthal, magnet og spin.
Det primære kvanttal angiver energiniveauet og størrelsen på en given orbital. Energi stiger, når elektroniske orbitaler flytter far væk fra kernen. Dette kvanttal er angivet med et heltal. Når videnskabsmanden noterer en elektrons placering i et atom, er det kvante antal det første, der er skrevet.
De azimutale og magnetiske kvantetal giver information om underhovedet af en orbital. Med angivelse af den faktiske subshell dikterer azimuthalen information om denne subshell. Magneten bestemmer, hvor mange orbitaler der er i et givet underskal og angiver i hvilke af disse orbitaler elektronet befinder sig. Selvom det azimutale tal kan angives med et tal, er den videnskabelige notation for det skrevet som et bogstav: s, p, d eller f. Det magnetiske kvantetal er angivet med et superskriptnummer i videnskabelig notation, men er anført som enten nul eller et positivt eller negativt tal på anden måde.
En elektron kan dreje sig enten med uret eller mod uret. Pauli-ekskluderingsprincippet dikterer, at hver elektron i en orbital skal dreje i en anden retning. Da der kun er to muligheder, er det kun to elektroner, der kan besætte den samme orbital og forblive unikke. Spins er betegnet med en positiv eller negativ " 1/2 " eller med pile, der peger op eller ned.
Pauli-ekskluderingsprincippet tjener som grundlag for at forklare binding mellem atomer samt videnskabelige regler og fænomener. Det har applikationer i Hunds regel og båndteori. Derudover hjælper det med at bestemme, hvornår og hvordan stjerner kollapser i den hvide dværg- og neutronstjernetrin i deres eksistens.