Pauli dışarlama ilkesi
Pauli dışarlama ilkesi, aynı atomdaki iki elektronun dört kuantum sayısının n, ℓ, mℓ ve mₛ tamamının aynı olamayacağını söyler. Bir uzaysal orbital n, ℓ ve mℓ ile belirlendiği için aynı orbital en fazla iki elektron barındırabilir; bu iki elektronun spin kuantum sayıları mₛ=+1/2 ve −1/2 olmalıdır.
Tam olarak ne yasaklanır
İlke yalnızca ezberlenen 'orbital başına iki elektron' kuralı değildir. Daha temel ifade şudur: iki elektron aynı fermiyonik sistemde aynı one-electron quantum state'i işgal edemez.
Aynı orbitaldeki iki elektronun n, ℓ ve mℓ değerleri aynıdır, fakat mₛ farklıdır. Bu yüzden ↑↓ mümkündür, ↑↑ aynı orbitalde mümkün değildir.
Alt kabuk kapasitesi
s alt kabuğunda 1 orbital ve en fazla 2 electron; p'de 3 orbital ve 6; d'de 5 ve 10; f'de 7 ve 14 electron bulunabilir.
Genel kapasite 2(2ℓ+1)'dir. Çünkü mℓ değerleri −ℓ ile +ℓ arasında 2ℓ+1 olasılık verir ve her orbital için iki spin state vardır.
Sonuç
Sonuç: e⁻
Pauli ve Hund farkı
Pauli, tek bir orbitalde hangi occupancy'nin mümkün olduğunu sınırlar. Hund kuralı, aynı enerjili farklı orbitallerde pairing başlamadan önce elektronların nasıl dağıldığını söyler.
2p² ground state için iki elektron farklı p orbitallerine ve paralel spinlerle yerleşir. Bu tercih Hund kaynaklıdır.
Elektron konfigürasyonu
1s²2s²2p⁶ yazımı Pauli sınırını zaten içerir. 1s², tek 1s orbitalindeki iki spin state'in dolu olduğunu belirtir.
Üçüncü bir elektron aynı 1s orbitaline yerleşemez; farklı orbital quantum numbers gerekir.
Fermiyonlar ve antisimetri
Elektronlar spin-1/2 fermiyonlardır. İki özdeş elektron yer değiştirince many-electron wavefunction işaret değiştirir; antisymmetric yapı Pauli exclusion'ın temelidir.
Bu nedenle ilke yalnızca electron–electron Coulomb repulsion'dan doğmaz. Elektrostatik etkileşim çok zayıf olsa bile fermionic exclusion devam eder.
Kimyasal sonuçlar
Pauli ilkesi shell structure ve periodicity'nin temel parçalarındandır; tüm electrons'ın aynı lowest state'e yığılmasını engeller.
Orbital energies, Hund ve electron correlation ile birlikte periodic table'ın yapısını ve valence chemistry'yi açıklamaya yardım eder.
Orbital diagram kontrolü
Her orbitalde en fazla iki ok olmalı; iki ok varsa yönleri zıt olmalı. Sonra degenerate orbitals için Hund kuralını ayrıca kontrol edin.
Pauli tüm atomun total spin değerinin sıfır olmasını gerektirmez. Unpaired electrons Pauli ile tamamen uyumludur.
Çözümlü örnek
2p orbital
Aynı 2p orbitalinde iki elektron mₛ=+1/2 olabilir mi?
Çözüm
Hayır.
p subshell
Maksimum electron sayısı?
Çözüm
6.
2p²
Ground-state dağılım?
Çözüm
İki farklı p orbitalinde paralel spinli birer electron.