5.16: Principio de Exclusión Pauli

Figura\(\PageIndex{1}\) (Crédito: Pixabay:Nemo; Fuente: http://pixabay.com/en/mail-internet-icon-electronic-35636/(opens en una nueva ventana); Licencia: Licencia Pixelbay)

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Y no estamos hablando de ADN, eso es un poco caro de secuenciar. Para muchas personas, es su dirección de correo electrónico. Mi dirección de correo electrónico permite a personas de todo el mundo ponerse en contacto conmigo. No le pertenece a nadie más, sino que sirve para identificarme. Los electrones también tienen un conjunto único de identificadores en los números cuánticos que describen su ubicación y giro.

Principio de exclusión de Pauli

Cuando miramos las posibilidades orbitales para un átomo dado, vemos que existen diferentes arreglos de electrones para cada tipo diferente de átomo. Dado que cada electrón debe mantener su identidad única, intuitivamente percibimos que los cuatro números cuánticos para cualquier electrón dado no deben coincidir exactamente con los cuatro números cuánticos de ningún otro electrón en ese átomo.

Para el átomo de hidrógeno, no hay problema ya que solo hay un electrón en el\(\ce{H}\) átomo. Sin embargo, para el helio, vemos que los tres primeros números cuánticos para los dos electrones son los mismos: mismo nivel de energía, misma forma esférica. Lo que diferencia a los dos electrones de helio es su espín. Uno de los electrones tiene un\(+\frac{1}{2}\) giro mientras que el otro electrón tiene un\(-\frac{1}{2}\) giro. Entonces, los dos electrones en el\(1s\) orbital son cada uno único y distinto el uno del otro porque sus espines son diferentes. Esta observación lleva al principio de exclusión Pauli, que establece que no hay dos electrones en un átomo que puedan tener el mismo conjunto de cuatro números cuánticos. La energía del electrón está especificada por los números principales, de momento angular y cuánticos magnéticos. Si esos tres números son idénticos para dos electrones, los números de espín deben ser diferentes para que los dos electrones se diferencien entre sí. Los dos valores del número cuántico de espín permiten que cada orbital tenga dos electrones. La figura\(\PageIndex{2}\) muestra cómo se indican los electrones en un diagrama.

Figura\(\PageIndex{2}\): En un diagrama de llenado orbital, un cuadrado representa un orbital, mientras que las flechas representan electrones. Una flecha que apunta hacia arriba representa una dirección de giro, mientras que una flecha que apunta hacia abajo representa la otra dirección de giro. (Crédito: Fundación CK-12; Fuente: Fundación CK-12; Licencia: CC BY-NC 3.0 (opens in new window))

Resumen

• El principio de exclusión de Pauli especifica límites sobre cómo los números cuánticos idénticos pueden ser para dos electrones en un mismo átomo.

Revisar

1. ¿Cuál es la diferencia entre los dos electrones de helio?
2. ¿Qué establece el principio de exclusión de Pauli?
3. ¿Qué permiten los dos valores para el número cuántico de giro?