Pauli exclusion principle

Чотири квантові числа

Принцип Паулі забороняє двом тотожним ферміонам перебувати в одному й тому самому квантовому стані. Для електронів атома це означає, що не існує двох електронів з однаковими всіма чотирма квантовими числами. Саме ця квантова заборона лежить в основі оболонок, періодичності та значної частини хімії.

Просторова орбіталь задається n, l і m_l, а спін електрона додає m_s=+1/2 або −1/2. Два електрони можуть займати ту саму просторову орбіталь лише з протилежними проєкціями спіну. Тому одна орбіталь містить максимум два електрони.

Паулі — не додаткова електростатична сила. Повна хвильова функція тотожних ферміонів змінює знак при перестановці двох частинок. Якби їхні одночастинкові стани повністю збігалися, антисиметрична функція дорівнювала б нулю, тобто такий стан не існував би.

Після заповнення двох спінових станів орбіталі наступні електрони мусять переходити до інших орбіталей і оболонок. Через це атоми не зводяться до «ядра з усіма електронами в 1s». Повторення зовнішніх конфігурацій формує групи та періоди.

Паулі визначає, які конфігурації дозволені. Правило Гунда вибирає енергетично вигідний розподіл серед дозволених станів у вироджених орбіталях. Тому ці правила не дублюють одне одного, а працюють послідовно.