Principio di esclusione delle leggi chimiche di Pauli

Nel nostro post del blog www.progettosani.it vediamo: Principio di esclusione delle leggi chimiche di Pauli.

Nel 1925, Ernst Pauliun eminente fisico austriaco e ricercatore di fisica quantistica, sviluppò il principio che porta il suo nome, che descrive che Due particelle non possono avere lo stesso numero quantico. Da ciò segue quello nemmeno due elettroni con lo stesso numero quantico possono esistere all’interno di un atomo, pertanto, questi sono distribuiti in livelli attorno al nucleo. Più elettroni ha un atomo, più livelli si formano. (poiché solo 2n^2 elettroni possono stare in ogni livello) e questo li fa crescere di dimensioni.

Per spiegare meglio questo principio, esamineremo i casi dell’atomo di idrogeno e degli orbitali.

atomo di idrogeno

Per dare una descrizione corretta della forma degli elettroni all’interno degli atomi di idrogeno, è obbligatorio aggiungere un quarto numero quantico, che sarà simboleggiato con le lettere ms. Questo nuovo numero quantico è chiamato “numero quantico di rotazione” ed è correlato al magnetismo degli elettroni.

D’altro canto, il ms o numero quantico di spin ammette solo i valori +1/2 o -1/2. Quando due elettroni hanno lo stesso numero di spin, vengono considerati giri paralleli; Se invece due elettroni hanno ms diversi, allora si dice che li hanno spin opposti o antiparalleli.

Principio di esclusione di Pauli negli orbitali

Negli orbitali, i numeri quantici chiamati n,ly mle, inoltre, ad un elettrone proveniente da un atomo che addiziona i tre numeri quantici classici e il ms.

Come abbiamo visto, il principio di esclusione di Pauli afferma che due elettroni con gli stessi quattro numeri quantici non possono esistere nello stesso atomo. Pertanto, si determina che negli orbitali atomici che hanno i numeri quantici visti in precedenza (cioè on, l e ml) possono esserci solo 2 elettroni: uno con spin positivo (+1/2) e uno con spin negativo (-1/2).

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Riassumendo, possiamo dirlo ogni tipo di orbitale contiene al massimo 2 elettroni i cui spin devono essere opposti e i cui numeri quantici saranno identici, ad eccezione del numero quantico ms o del numero di spin.

Principio di esclusione delle leggi chimiche di Pauli

configurazione elettronica

Se ricordiamo che gli elettroni sono distribuiti in livelli o strati, quando si rappresenta un orbitale sarà indicato da due frecce: una in alto e una in basso, il che significa che in quell’orbitale ci sono due elettroni con spin opposti. Questa rappresentazione è nota come “configurazione elettronica” o anche “rappresentazione del riempimento degli orbitali elettronici”.

Per fare il grafico di questa configurazione elettronica si inizia col riempire l’orbitale 1S e poi gli altri, mentre al centro si inseriscono uno ad uno gli elettroni fino a completare gli spazi di ogni orbitale come indicato nel grafico sottostante.

Altre applicazioni del principio di esclusione di Pauli

Oltre a quanto detto, questo principio serve anche a spiegare la stabilità degli orbitali atomici e anche la pressione esercitata dalla materia degenere.

    Altre informazioni nel seguente video:

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