Definición del principio de exclusión de Pauli

El principio de exclusión de Pauli establece que no hay dos electrones (u otros fermiones) que puedan tener el mismo estado mecánico cuántico en el mismo átomo o molécula. En otras palabras, ningún par de electrones en un átomo puede tener los mismos números cuánticos electrónicos n, l, m_l, y M_s. Otra forma de establecer el principio de exclusión de Pauli es decir que la función de onda total para dos fermiones idénticos es antisimétrica si las partículas se intercambian.

El principio fue propuesto por el físico austriaco Wolfgang Pauli en 1925 para describir el comportamiento de los electrones. En 1940, extendió el principio a todos los fermiones en el teorema de la estadística de espín. Los bosones, que son partículas con un giro entero, no siguen el principio de exclusión. Entonces, bosones idénticos pueden ocupar el mismo estado cuántico (por ejemplo, fotones en láser). El principio de exclusión de Pauli solo se aplica a partículas con un giro de medio entero.

El principio de exclusión de Pauli y la química

En química, el principio de exclusión de Pauli se utiliza para determinar la estructura de los átomos de la capa electrónica. Ayuda a predecir qué átomos compartirán electrones y participarán en enlaces químicos.

Los electrones que están en el mismo orbital tienen los primeros tres números cuánticos idénticos. Por ejemplo, los 2 electrones en la cubierta de un átomo de helio están en la subcapa 1s con n = 1, l = 0 ym_l = 0. Sus momentos de giro no pueden ser idénticos, entonces uno es m_s = -1/2 y el otro es m_s = +1/2. Visualmente, dibujamos esto como una subshell con 1 electrón "arriba" y 1 electrón "abajo".

Como consecuencia, la subshell 1s solo puede tener dos electrones, que tienen espines opuestos. Se representa que el hidrógeno tiene una subcapa 1s con 1 electrón "ascendente" (1s¹) Un átomo de helio tiene 1 electrón "arriba" y 1 "abajo" (1s²) Pasando al litio, tienes el núcleo de helio (1s²) y luego un electrón "arriba" más que es 2s¹. De esta manera, se escribe la configuración electrónica de los orbitales..