Kiến thức Phổ thông

Nguyên tắc loại trừ Pauli là gì?

Định nghĩa nguyên tắc loại trừ Pauli

Nguyên lý loại trừ Pauli nói rằng không có hai electron (hoặc các fermion khác) có thể có trạng thái cơ học lượng tử giống hệt nhau trong cùng một nguyên tử hoặc phân tử. Nói cách khác, không có cặp electron nào trong nguyên tử có thể có cùng số lượng tử điện tử n, l, ml và ms. Một cách khác để nêu nguyên tắc loại trừ Pauli là nói tổng hàm sóng cho hai fermion giống hệt nhau là không đối xứng nếu các hạt được trao đổi.

Nguyên lý này được đề xuất bởi nhà vật lý người Áo Wolfgang Pauli vào năm 1925 để mô tả hành vi của các electron. Năm 1940, ông đã mở rộng nguyên tắc cho tất cả các fermion trong định lý thống kê spin. Boson, là các hạt có spin nguyên, không tuân theo nguyên tắc loại trừ. Vì vậy, các boson giống hệt nhau có thể chiếm cùng một trạng thái lượng tử (ví dụ, các photon trong laser). Nguyên tắc loại trừ Pauli chỉ áp dụng cho các hạt có spin nửa nguyên.

Nguyên lý loại trừ Pauli và hóa học

Trong hóa học, nguyên lý loại trừ Pauli được sử dụng để xác định cấu trúc vỏ electron của các nguyên tử. Nó giúp dự đoán các nguyên tử nào sẽ chia sẻ electron và tham gia vào các liên kết hóa học.

Các electron trong cùng quỹ đạo có ba số lượng tử đầu tiên giống hệt nhau. Ví dụ, 2 electron trong vỏ của nguyên tử helium nằm trong lớp con 1s với n = 1, l = 0 và ml = 0. Khoảnh khắc spin của chúng không thể giống hệt nhau, vì vậy một là ms = -1/2 và khác là ms = +1/2. Trực quan, chúng ta vẽ nó như một lớp con với 1 electron “lên” và 1 “xuống” electron.

Kết quả là, lớp con 1s chỉ có thể có hai electron, có spin ngược nhau. Hydrogen được mô tả là có một lớp con 1s với 1 electron “lên” (1s1). Một nguyên tử helium có 1 electron “lên” và 1 “xuống” (1s2). Chuyển sang lithium, bạn có lõi helium (1s2) và sau đó thêm một electron “lên” là 2s1. Theo cách này, cấu hình electron của các quỹ đạo được viết.

Xem thêm:

Thuỷ tĩnh học: phạm vi nghiên cứu, các khái niệm và áp suất thuỷ tĩnh

Thuỷ tĩnh học là gì? Thuỷ tĩnh học là lĩnh vực vật lý liên quan đến việc nghiên cứu chất ...
Xem thêm

Quá trình nhiệt động lực là gì?

Định nghĩa nhiệt động lực Một hệ thống trải qua một quá trình nhiệt động lực khi có một số ...
Xem thêm

Mô hình cơ bản của lý thuyết nguyên tử

Giới thiệu về nguyên tử Tất cả vật chất bao gồm các hạt gọi là nguyên tử. Các nguyên tử ...
Xem thêm

Tìm hiểu về 3 Định luật Newton: khám phá, nội dung và ứng dụng của chúng trong đời sống thường ngày

Mỗi định luật về chuyển động mà Newton phát triển có những diễn giải toán học và vật lý quan ...
Xem thêm

Tìm hiểu: Hạt Fermion là gì?

Trong vật lý hạt, fermion là một loại hạt tuân theo các quy tắc thống kê Fermi-Dirac, cụ thể là ...
Xem thêm
Back to top button
Close

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker