لا ينص مبدأ استبعاد باولي على اثنين إلكترونات (أو غيرها من الفرميونات) يمكن أن يكون لها نفس الحالة الميكانيكية الكمومية نفسها ذرة أو جزيء. بعبارة أخرى ، لا يمكن لأي زوج من الإلكترونات في الذرة أن يكون له نفس الإلكترونيات عدد الكمية ن ، ل ، مل، ومس. طريقة أخرى لتوضيح مبدأ استبعاد باولي هو القول بأن دالة الموجة الإجمالية لفرميونات متطابقة هي غير متماثلة إذا تم تبادل الجسيمات.
تم اقتراح هذا المبدأ من قبل الفيزيائي النمساوي فولفجانج باولي في عام 1925 لوصف سلوك الإلكترونات. في عام 1940 ، قام بتوسيع المبدأ ليشمل جميع الفرميونات في نظرية إحصائيات الدوران. البوزونات ، وهي جسيمات ذات دوران صحيح ، لا تتبع مبدأ الاستبعاد. لذا ، قد تحتل البوزونات المتطابقة نفس الحالة الكمية (على سبيل المثال ، الفوتونات في أشعة الليزر). ينطبق مبدأ استبعاد باولي فقط على الجسيمات ذات الدوران النصف الصحيح.
مبدأ استبعاد باولي والكيمياء
في الكيمياء ، يتم استخدام مبدأ استبعاد باولي لتحديد بنية الغلاف الإلكتروني للذرات. يساعد على التنبؤ بالذرات التي ستشارك الإلكترونات وتشارك في الروابط الكيميائية.
الإلكترونات الموجودة في نفس المدار لها رقم كمي متماثل أول ثلاثة. على سبيل المثال ، يوجد الإلكترونان في غلاف ذرة الهيليوم في القشرة الفرعية 1s مع n = 1 و l = 0 و m
ل = 0. لحظات الدوران لا يمكن أن تكون متطابقة ، لذلك واحد مس = -1/2 والآخر مس = +1/2. بصريا ، نرسم هذا كقشرة فرعية مع إلكترون 1 "أعلى" و 1 إلكترون "أسفل".ونتيجة لذلك ، يمكن أن يحتوي القشرة الفرعية 1s على إلكترونين فقط ، لهما دوران معاكسة. يتم تصوير الهيدروجين على أنه يحتوي على قشرة فرعية من 1s بإلكترون واحد "أعلى" (1s1). تحتوي ذرة الهيليوم على إلكترون 1 "أعلى" و 1 "أسفل" (1s2). بالانتقال إلى الليثيوم ، لديك قلب الهيليوم (1s2) ومن ثم إلكترون آخر "أعلى" يبلغ 2 ثانية1. في هذا الطريق، تكوين الإلكترون من المدارات مكتوب.