Что такое принцип запрета Паули и какой? Что гласит правило Паули?

Принцип Паули сформулирован в 1925 году швейцарским физиком Вольфгангом Паули. Также этот принцип называют «запретом» Паули. Он заключается в том, что в атоме не существует пары электронов с одинаковыми свойствами.

Каждый атом можно определить с помощью квантовых чисел. Поэтому правило Паули формулируют следующим образом: существование пары электронов с идентичными квантовыми числами невозможно. 

Квантовые числа

Каждому электрону свойственно несколько важных чисел.  

1. С помощью главного квантового числа узнают об энергии электрона и размере орбитали, которая включает электрон. Главное число определяется по номеру электронного слоя. Главное число обозначается буквой n и принимает значения от одного до бесконечности.

Значение n	1	2	3	4	5	6
Обозначение слоя	K	L	M	N	O	P

 

2. По побочному (орбитальному) квантовому числу устанавливают разницу в энергиях электронов подуровней. Оно соответствует форме орбитального облака. Орбитальное число обозначается буквой l. В зависимости от формы облака может быть от нуля до n-1.

Значение l	0	1	2	3	4
Обозначение орбитали	s	p	d	f	g

Орбиталь – вероятная область местонахождения электрона. По побочному числу устанавливают состояние энергии отрицательной частицы на орбитали. Благодаря тому, что электрону свойственен дуализм (одновременное действие  частицы и волны) образуется электронное облако, форма которого определяется магнитным квантовым числом l. 

3. Магнитное квантовое число отражает положение облака в пространстве и определяет величину проекции орбитального момента импульса на ось. Магнитное число обозначается ml и может быть от -1 до +1. Количество магнитных чисел соответствует количеству орбиталей в оболочке. Если орбитальное число равно двум, то магнитное квантовое принимает значения от -2 до +2.

4. Магнитное спиновое квантовое число отражает проекцию собственного момента импульса электрона на ось Z. Спин принимает только два значения -1/2 или +1/2. 

Доказательства «запрета» Паули

Электроны, находящиеся в одной ячейке, имеют одинаковые главное, орбитальное и магнитное квантовые числа. Но одному электрону характерен спин -1/2, а другому +1/2. Если электроны имеют одинаковый спин, значит, у них отличается одно из квантовых чисел. 

Например, на третьем энергетическом уровне на s-орбитали находятся два электрона. Тогда, согласно закону Паули, набор квантовых чисел для первого электрона будет выглядеть следующим образом:

• n = 3;


• l = 0;


• m_l = 0;


• m_s = -1/2.

Для другого электрона характерен такой набор:

• n = 3;


• l = 0;


• m_l = 0;


• m_s = +1/2.

Принцип Паули – одно из важнейших правил квантовой химии, которое позволило науке шагнуть вперед и понять природу разнообразия веществ на планете. Ему подчиняются электроны, протоны и нейтроны. Принцип объясняет существование различных атомов в периодической системе Дмитрия Ивановича Менделеева. Запрет Паули также объяснил, почему частицы не ведут себя так, как им вздумается. Он также интересен тем, что не поддерживается никакими физическими силами.