パウリの除外原則とは

化学および量子力学のアプリケーションでは、パウリの排他原理は原子内の電子の配置を扱います。 原理は、原子内のすべての電子が一意の量子数を持たなければならないと述べています。 量子数は、サブシェルと、電子を見つけることができる軌道のサイズ、配置、エネルギーレベル、および各電子のスピンを示します。

原子では、電子が核を周回します。 特定の電子が空間を占める領域は軌道と呼ばれ、軌道はサブシェルにグループ化されます。 与えられた軌道またはサブシェル内の電子の数は、2つの電子が同一の量子数を持つことはできないとするパウリ排除原理の教訓によって決定されます。 電子には4つの量子数があり、これらは一緒になって、指定された原子内の電子の一般的な位置を示します。 量子数は、プリンシパル、アジマス、磁気、スピンと呼ばれます。

原理的な量子数は、特定の軌道のエネルギーレベルとサイズを示します。 電子軌道が父親を核から遠ざけるにつれてエネルギーが増加します。 この量子数は整数で示されます。 科学者が原子内の電子の位置を表記するとき、最初に記述されるのは主量子数です。

方位角および磁気量子数は、軌道のサブシェルに関する情報を提供します。 実際のサブシェルを示す方位角は、そのサブシェルに関する情報を指示します。 磁気は、与えられたサブシェルにある軌道の数を決定し、それらの軌道のどれに電子が存在するかを示します。 方位角は数字で示すことができますが、科学的表記はs、p、d、またはfの文字で表記されます。 磁気量子数は、科学表記法では上付きの数字で示されますが、ゼロ、またはそれ以外の場合は正または負の数としてリストされます。

電子のスピンは、時計回りまたは反時計回りのいずれかです。 パウリの排他原理は、軌道内の各電子が異なる方向に回転する必要があることを示しています。 選択肢は2つしかないため、2つの電子のみが同じ軌道を占有し、一意のままです。 スピンは、正または負の「1/2」または上向きまたは下向きの矢印で示されます。

パウリの排他原理は、科学的な規則と現象だけでなく、原子間の結合を説明するための基礎として機能します。 Hundの規則とバンド理論に適用されます。 さらに、星がいつ、どのように崩壊して白色d星や中性子星の存在段階になるかを判断するのにも役立ちます。