泡利不相容原理定义

泡利不相容原理指出，在同一个原子或分子中，没有两个电子（或其他费米子）可以具有相同的量子力学状态。换句话说，原子中没有一对电子具有相同的电子量子数n、l、ml和ms。说明泡利不相容原理的另一种方法是，如果粒子交换，两个相同费米子的总波函数是反对称的。...

泡利不相容原理指出，在同一个原子或分子中，没有两个电子（或其他费米子）可以具有相同的量子力学状态。换句话说，原子中没有一对电子具有相同的电子量子数n、l、ml和ms。说明泡利不相容原理的另一种方法是，如果粒子交换，两个相同费米子的总波函数是反对称的。

这个原理是由奥地利物理学家沃尔夫冈·保利在1925年提出的，用来描述电子的行为。1940年，他将这一原理推广到自旋统计定理中的所有费米子。玻色子是具有整数自旋的粒子，不遵循排斥原理。因此，相同的玻色子可能占据相同的量子态（例如，激光中的光子）。泡利不相容原理仅适用于自旋为半整数的粒子。

泡利不相容原理与化学

在化学中，泡利不相容原理用于确定原子的电子壳层结构。它有助于预测哪些原子将共享电子并参与化学键。

在同一轨道上的电子具有相同的前三个量子数。例如，氦原子壳层中的2个电子位于n=1、l=0和ml=0的1s子壳层中。它们的自旋力矩不能相同，因此一个是ms=-1/2，另一个是ms=+1/2。在视觉上，我们把它画成一个有1个“向上”电子和1个“向下”电子的子壳层。

因此，1s子壳层只能有两个自旋相反的电子。氢被描述为有一个1s子壳层，其中有一个“向上”电子（1s1）。氦原子有1个“上”和1个“下”电子（1s2）。继续讨论锂，你有氦核（1s2）和另一个“向上”电子，也就是2s1。这样，就可以写出轨道的电子构型。

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