¿Cuál es el principio de exclusión de Pauli?
Con aplicaciones en química y mecánica cuántica, el principio de exclusión de Pauli se ocupa de la colocación de electrones en un átomo. El principio establece que cada electrón en un átomo debe tener números cuánticos únicos. Los números cuánticos indican el subshell y el tamaño, la ubicación y el nivel de energía de los orbitales en los que se pueden encontrar los electrones, así como el giro de cada electrón.
En un átomo, los electrones orbitan el núcleo. Las áreas en las que los electrones específicos ocupan espacio se llaman orbitales, y los orbitales se agrupan en subcapas. El número de electrones en un orbital o subshell dado está dictado por los preceptos del principio de exclusión de Pauli que dice que no hay dos electrones que puedan tener números cuánticos idénticos. Hay cuatro números cuánticos para electrones que, juntos, establecen la ubicación general del electrón en un átomo dado. Los números cuánticos se denominan principal, azimutal, magnético y espín.
El número cuántico principal indica el nivel de energía y el tamaño de un orbital dado. La energía aumenta a medida que los orbitales de electrones alejan al padre del núcleo. Este número cuántico se indica con un número entero. Cuando el científico anota la posición de un electrón en un átomo, el número cuántico principal es lo primero que se escribe.
Los números cuánticos azimutales y magnéticos dan información sobre la subcapa de un orbital. Indicando la subshell real, el acimutal dicta la información sobre esa subshell. El magnético determina cuántos orbitales hay en una subshell dada e indica en cuál de esos orbitales reside el electrón. Aunque el número azimutal se puede indicar con un número, la notación científica para él se escribe como una letra: s, p, d o f. El número cuántico magnético se indica mediante un superíndice numérico en notación científica, pero de lo contrario se enumera como cero, o un número positivo o negativo.
El giro de un electrón puede ser en sentido horario o antihorario. El principio de exclusión de Pauli dicta que cada electrón en un orbital debe girar en una dirección diferente. Como solo hay dos opciones, solo dos electrones pueden ocupar el mismo orbital y seguir siendo únicos. Los giros se denotan con un "1/2" positivo o negativo o con flechas que apuntan hacia arriba o hacia abajo.
El principio de exclusión de Pauli sirve como base para explicar la unión entre átomos, así como las reglas y fenómenos científicos. Tiene aplicaciones en Hund's Rule and Band Theory. Además, ayuda a determinar cuándo y cómo las estrellas colapsan en las etapas de enana blanca y estrella de neutrones de sus existencias.