Apresentação do Princípio de Exclusão de
Pauli
O princípio de exclusão de Pauli,
enunciado pelo físico suiço de origem austríaca Wolfgang Pauli em
1925,
constitui um importante postulado da mecânica quântica que afirma que
dois fermiões idênticos não podem ocupar simultaneamente o mesmo
estado
quântico. Este princípio é de extrema importância já que os principais
constituintes da matéria ordinária (electrões,
protões e neutrões),
sendo fermiões, têm que lhe obedecer. De facto, muitas propriedades
físicas e químicas observadas na matéria, como a sua estabilidade, as
regularidades expressas na tabela periódica ou as ligações químicas
entre os elementos, devem-se ao princípio de exclusão de Pauli.
Uma das implicações mais visíveis do
princípio de exclusão de Pauli é observado nos electrões, um dos
fermiões que compõem o átomo. Segundo este princípio, cada
estado
quântico num sistema físico pode ser ocupado, no máximo, por um
electrão. Considerando o átomo como um sistema físico, daqui se deduz
que não é possível que existam dois electrões com a mesma energia (isto
é, ocupando a mesma camada no átomo) e que possuam os mesmos números
quânticos. Desta forma, o número máximo de electrões numa
camada ou orbital é de dois e os seus spins terão de ser opostos. O princípio da
exclusão de Pauli coloca assim limitações ao princípio da energia mínima que
afirma que todo o sistema tem uma tendência natural para se manter no
estado de energia mínima possível pelo que, no caso dos átomos, os
electrões teriam tendência para se concentrar na primeira orbital, junto
ao núcleo. Com base nestes dois princípios e com o apoio da Regra de
Hund, é possível efectuar a distribuição dos electrões de qualquer átomo
pelas diferentes orbitais no átomo e, consequentemente, deduzir toda a
tabela periódica dos elementos.
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