Vad är Pauli-uteslutningsprincipen?
Med tillämpningar inom kemi och kvantmekanik handlar Pauli-uteslutningsprincipen om placeringen av elektroner i en atom. Principen säger att varje elektron i en atom måste ha unika kvantantal. Kvantantal indikerar underskalet och storleken, placeringen och energinivån för orbitaler där elektronerna kan hittas, såväl som varvtalets varv.
I en atom kretsar elektroner om kärnan. De områden där specifika elektroner upptar rymden kallas orbitalerna och orbitalerna grupperas i underhöljen. Antalet elektroner i en given orbital eller subhell bestäms av föreskrifterna i Pauli-uteslutningsprincipen som säger att inga två elektroner kan ha identiska kvantantal. Det finns fyra kvantantal för elektroner som tillsammans anger elektronens allmänna plats i en given atom. Kvantantalet kallas huvud, azimuthal, magnet och spinn.
Det huvudsakliga kvanttalet indikerar energinivån och storleken på en given orbital. Energi ökar när elektronbana flyttar far från kärnan. Detta kvantantal anges med ett heltal. När forskaren noterar en elektrons position i en atom är det kvantala antalet det första som skrivs.
De azimutala och magnetiska kvantnumren ger information om ett orbitals underskal. Indikerar det faktiska underskalet, azimuthalen dikterar information om det underskalet. Magneten bestämmer hur många orbitaler som finns i ett givet underskal och indikerar i vilka av dessa orbitaler elektronen befinner sig. Även om azimuthalnumret kan anges med en siffra, skrivs den vetenskapliga notationen för det som en bokstav: s, p, d eller f. Det magnetiska kvanttalet indikeras av ett superskriptnummer i vetenskaplig notation, men listas antingen som noll eller ett positivt eller negativt tal på annat sätt.
En elektronspinn kan antingen vara medurs eller moturs. Pauli-uteslutningsprincipen dikterar att varje elektron i en omloppsbana måste snurra i en annan riktning. Eftersom det bara finns två alternativ kan bara två elektroner uppta samma kretslopp och förbli unika. Snurr betecknas med en positiv eller negativ " 1/2 " eller med pilar som pekar uppåt eller nedåt.
Pauli-uteslutningsprincipen tjänar som grund för att förklara bindning mellan atomer, såväl som vetenskapliga regler och fenomen. Det har applikationer i Hunds regel och bandteori. Dessutom hjälper det att bestämma när och hur stjärnor kollapsar i den vita dvärg- och neutronstjärnstadiet i deras existenser.