Kas ir Pauli izslēgšanas princips?

Atomā elektroni riņķo ap kodolu. Apgabalus, kuros konkrēti elektroni aizņem telpu, sauc par orbitālēm, un orbitāles ir sagrupētas apakščaulās. Elektronu skaitu noteiktā orbitālē vai apakšapvalkā nosaka Pauli izslēgšanas principa priekšraksti, kas saka, ka diviem elektroniem nevar būt vienādi kvantu skaitļi. Elektroniem ir četri kvantu skaitļi, kas kopā nosaka elektronu vispārējo atrašanās vietu noteiktā atomā. Kvantu skaitļus sauc par galvenajiem, azimutālajiem, magnētiskajiem un griešanās skaitļiem.

Principā kvantu skaitlis norāda dotās orbitāles enerģijas līmeni un izmēru. Enerģija palielinās, kad elektronu orbitāles attālina tēvu no kodola. Šis kvantu skaitlis ir norādīts ar veselu skaitli. Kad zinātnieks atzīmē elektrona atrašanās vietu atomā, pirmais tiek uzrakstīts kvantu skaitļa princips.

Azimutālais un magnētiskais kvantu skaitļi sniedz informāciju par orbitāles apakšapvalku. Norādot faktisko apakščaulu, azimutāls diktē informāciju par šo apakščaulu. Magnētiskais nosaka, cik orbitāļu atrodas noteiktā apakšapvalkā, un norāda, kurā no šīm orbitālēm atrodas elektrons. Lai gan azimutālo skaitli var norādīt ar ciparu, tā zinātnisko apzīmējumu raksta kā burtu: s, p, d vai f. Magnētiskais kvantu skaitlis ir norādīts ar augšējo indeksu zinātniskajā apzīmējumā, bet citādi tas ir norādīts kā nulle vai pozitīvs vai negatīvs skaitlis.

Elektrona spins var būt vai nu pulksteņrādītāja virzienā, vai pretēji pulksteņrādītāja virzienam. Pauli izslēgšanas princips nosaka, ka katram orbitāles elektronam ir jāgriežas citā virzienā. Tā kā ir tikai divas iespējas, tikai divi elektroni var aizņemt vienu un to pašu orbitāli un palikt unikāli. Griezes ir apzīmētas ar pozitīvu vai negatīvu “1/2” vai ar bultiņām, kas vērstas uz augšu vai uz leju.

Pauli izslēgšanas princips kalpo par pamatu, lai izskaidrotu saikni starp atomiem, kā arī zinātniskos noteikumus un parādības. Tam ir lietojumprogrammas Hunda noteikumu un joslu teorijā. Turklāt tas palīdz noteikt, kad un kā zvaigznes sabrūk balto punduru un neitronu zvaigžņu pastāvēšanas stadijās.