Wat is het uitsluitingsprincipe van Pauli?
Bij toepassingen in de chemie en kwantummechanica houdt het uitsluitingsprincipe van Pauli zich bezig met de plaatsing van elektronen in een atoom. Het principe stelt dat elk elektron in een atoom unieke kwantumgetallen moet hebben. Kwantumgetallen geven de subschaal en de grootte, plaatsing en energieniveau van orbitalen aan waarin de elektronen kunnen worden gevonden, evenals de spin van elk elektron.
In een atoom cirkelen elektronen in een baan om de kern. De gebieden waarin specifieke elektronen ruimte innemen, worden de orbitalen genoemd en orbitalen zijn gegroepeerd in subschalen. Het aantal elektronen in een bepaalde orbitale of subschaal wordt bepaald door de voorschriften van het Pauli-uitsluitingsprincipe dat zegt dat geen twee elektronen identieke kwantumgetallen kunnen hebben. Er zijn vier kwantumgetallen voor elektronen die samen de algemene locatie van het elektron in een bepaald atoom aangeven. De kwantumgetallen worden principaal, azimutaal, magnetisch en spin genoemd.
Het principekwantumgetal geeft het energieniveau en de grootte van een bepaalde baan aan. Energie neemt toe naarmate de elektronenorbitals vader van de kern weghalen. Dit kwantumnummer wordt aangegeven met een geheel getal. Wanneer wetenschappers de positie van een elektron in een atoom noteren, is het belangrijkste kwantumgetal het eerste dat wordt geschreven.
De azimutale en magnetische kwantumgetallen geven informatie over de subschaal van een orbitaal. De azimuthal geeft de feitelijke subshell aan en dicteert informatie over die subshell. De magnetische bepaalt hoeveel orbitalen zich in een bepaalde subschaal bevinden en geeft aan in welke van die orbitalen het elektron zich bevindt. Hoewel het azimutale getal kan worden aangegeven met een cijfer, is de wetenschappelijke notatie ervoor geschreven als een letter: s, p, d of f. Het magnetische kwantumnummer wordt aangegeven door een superscriptcijfer in wetenschappelijke notatie, maar wordt vermeld als nul of anders een positief of negatief getal.
De spin van een elektron kan met de klok mee of tegen de klok in. Het Pauli-uitsluitingsprincipe dicteert dat elk elektron in een baan in een andere richting moet draaien. Omdat er slechts twee opties zijn, kunnen slechts twee elektronen dezelfde baan bezetten en uniek blijven. Spins worden aangegeven door een positieve of negatieve " 1/2 " of door pijlen die naar boven of naar beneden wijzen.
Het Pauli-uitsluitingsprincipe dient als basis voor het verklaren van de binding tussen atomen, evenals wetenschappelijke regels en fenomenen. Het heeft toepassingen in Hund's Rule en Band Theory. Bovendien helpt het om te bepalen wanneer en hoe sterren instorten in de witte dwerg- en neutronensterfasen van hun bestaan.