Qu'est-ce que le principe d'exclusion de Pauli?
Avec des applications en chimie et en mécanique quantique, le principe d'exclusion de Pauli concerne le placement d'électrons dans un atome. Le principe stipule que chaque électron dans un atome doit avoir des nombres quantiques uniques. Les nombres quantiques indiquent le sous-shell et la taille, l'emplacement et le niveau d'énergie des orbitales dans lesquelles les électrons peuvent être trouvés, ainsi que le spin de chaque électron.
Dans un atome, des électrons gravitent autour du noyau. Les zones dans lesquelles des électrons spécifiques occupent l'espace sont appelées orbitales, et les orbitales sont regroupées dans des sous-couches. Le nombre d'électrons dans une orbite ou une sous-coque donnée est dicté par les principes du principe d'exclusion de Pauli selon lequel aucun électron ne peut avoir un nombre quantique identique. Il existe quatre nombres quantiques pour les électrons qui, ensemble, indiquent la position générale de l'électron dans un atome donné. Les nombres quantiques sont appelés principaux, azimutaux, magnétiques et spin.
Le nombre quantique principal indique le niveau d'énergie et la taille d'une orbitale donnée. L'énergie augmente à mesure que les orbitales électroniques éloignent le noyau du père. Ce nombre quantique est indiqué par un entier. Lorsque les scientifiques notent la position d'un électron dans un atome, le nombre quantique principal est la première chose écrite.
Les nombres quantiques azimutal et magnétique fournissent des informations sur la sous-coque d'une orbitale. Indiquant le sous-shell réel, l'azimut dicte des informations sur ce sous-shell. Le magnétique détermine combien d'orbitales sont dans une sous-coque donnée et indique dans quelle orbitale l'électron réside. Bien que le nombre azimutal puisse être indiqué par un chiffre, sa notation scientifique est écrite sous forme de lettre: s, p, d ou f. Le nombre quantique magnétique est indiqué par un nombre en exposant dans la notation scientifique, mais est indiqué comme étant zéro, ou un nombre positif ou négatif dans les autres cas.
Le spin d'un électron peut être dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse. Le principe d'exclusion de Pauli stipule que chaque électron d'une orbitale doit tourner dans une direction différente. Comme il n'y a que deux options, seuls deux électrons peuvent occuper la même orbitale et rester uniques. Les rotations sont désignées par un " 1/2 " positif ou négatif ou par des flèches pointant vers le haut ou le bas.
Le principe d'exclusion de Pauli sert de base pour expliquer la liaison entre atomes, ainsi que les règles et phénomènes scientifiques. Il a des applications dans la théorie des règles et des bandes de Hund. De plus, cela aide à déterminer quand et comment les étoiles s'effondrent au stade de la naine blanche et de l'étoile à neutrons de leur existence.