Qual è il principio di esclusione di Pauli?
Con applicazioni in chimica e meccanica quantistica, il principio di esclusione di Pauli si occupa del posizionamento di elettroni in un atomo. Il principio afferma che ogni elettrone in un atomo deve avere numeri quantici univoci. I numeri quantici indicano la sottostruttura e le dimensioni, il posizionamento e il livello di energia degli orbitali in cui si trovano gli elettroni, nonché lo spin di ciascun elettrone.
In un atomo, gli elettroni orbitano attorno al nucleo. Le aree in cui specifici elettroni occupano lo spazio sono chiamate orbitali e gli orbitali sono raggruppati in sottoschermi. Il numero di elettroni in un dato orbitale o subshell è dettato dai precetti del principio di esclusione di Pauli che dice che nessun due elettroni può avere numeri quantici identici. Esistono quattro numeri quantici per elettroni che, insieme, indicano la posizione generale dell'elettrone in un dato atomo. I numeri quantici sono chiamati principal, azimuthal, magnetico e spin.
Il numero quantico principale indica il livello di energia e le dimensioni di un dato orbitale. L'energia aumenta quando gli orbitali degli elettroni allontanano il padre dal nucleo. Questo numero quantico è indicato da un numero intero. Quando lo scienziato nota la posizione di un elettrone in un atomo, il primo numero quantico è la prima cosa scritta.
I numeri quantici azimutali e magnetici forniscono informazioni sulla sottostruttura di un orbitale. Indicando la subshell effettiva, l'azimuthal detta le informazioni su quella subshell. Il magnetico determina il numero di orbitali presenti in una determinata sottostruttura e indica in quale di questi orbitali risiede l'elettrone. Sebbene il numero azimutale possa essere indicato da un numero, la notazione scientifica per esso è scritta come una lettera: s, p, d o f. Il numero quantico magnetico è indicato da un numero in apice in notazione scientifica, ma è elencato come zero, o in caso contrario un numero positivo o negativo.
La rotazione di un elettrone può essere in senso orario o antiorario. Il principio di esclusione di Pauli impone che ogni elettrone in un orbitale debba ruotare in una direzione diversa. Poiché ci sono solo due opzioni, solo due elettroni possono occupare lo stesso orbitale e rimanere unici. Gli spin sono indicati da un " 1/2 " positivo o negativo o da frecce rivolte verso l'alto o verso il basso.
Il principio di esclusione di Pauli serve come base per spiegare il legame tra atomi, nonché regole e fenomeni scientifici. Ha applicazioni in Hund's Rule and Band Theory. Inoltre, aiuta a determinare quando e come le stelle collassano negli stadi nani bianchi e neutronici delle loro esistenze.