Principios de exclusión de Pauli - Ejemplos

Edurne Díaz
Principios de exclusión de Pauli - Ejemplos

El principio de exclusión de Pauli es uno de los principios fundamentales de la física cuántica, que se aplica a los sistemas de partículas idénticas que se encuentran en un estado cuántico. Este principio establece que dos electrones no pueden ocupar el mismo estado cuántico simultáneamente. Este concepto es fundamental para entender la estructura y la estabilidad de los átomos y las moléculas.

Estados cuánticos

Para entender el principio de exclusión de Pauli, es necesario comprender los estados cuánticos. En la física cuántica, las partículas se describen por su función de onda, que representa la probabilidad de encontrar la partícula en un lugar y momento determinado. Cada partícula puede tener varios estados cuánticos, que se caracterizan por diferentes valores de energía, momento y otras propiedades físicas.

Girar

Una de las propiedades físicas que caracterizan a las partículas es el momento angular, que se puede pensar como la rotación de la partícula sobre su propio eje. Esta propiedad se representa por el número cuántico de spin, que puede tomar valores de 1/2 o -1/2 para los electrones. El spin tiene una relación directa con la magnetización de las partículas y es esencial para entender la estructura de los átomos y las moléculas.

El principio de exclusión

Principios de exclusión de Pauli - Ejemplos - El principio de exclusión

El principio de exclusión de Pauli establece que dos electrones en un átomo no pueden tener el mismo conjunto de valores de los cuatro números cuánticos que los describen. Estos números cuánticos son el número cuántico principal, el número cuántico del momento angular, el número cuántico magnético y el número cuántico de spin. Como los electrones son partículas idénticas, esto significa que no pueden ocupar el mismo estado cuántico simultáneamente.

Este principio se puede entender mejor mediante el ejemplo del átomo de hidrógeno. El átomo de hidrógeno tiene un solo electrón, que puede tener dos estados cuánticos: uno con spin hacia arriba y otro con spin hacia abajo. Si se agregara un segundo electrón al átomo, según el principio de exclusión, tendría que tener un spin diferente al primer electrón, lo que significa que el segundo electrón tendría que tener el spin hacia arriba o hacia abajo. Esto permite que los dos electrones ocupen diferentes estados cuánticos en el átomo de hidrógeno y garantiza la estabilidad del átomo.

Experimentos y ejemplos

El principio de exclusión de Pauli ha sido confirmado por numerosos experimentos en física atómica y molecular. Por ejemplo, los espectros de emisión de los átomos y moléculas muestran las energías discretas de los estados cuánticos permitidos, y la estructura fina y la estructura hiperfina de las líneas espectrales reflejan las interacciones entre los electrones y el núcleo.

Aplicaciones prácticas

En los experimentos realizados se ha demostrado que el principio de exclusión de Pauli es fundamental para entender el comportamiento de los electrones y otros fermiones en un átomo. Los fermiones son partículas que tienen un espín de semi-entero y, por lo tanto, siguen el principio de exclusión de Pauli. Esto significa que no puede haber dos fermiones en el mismo estado cuántico.

Por ejemplo, en el caso del átomo de helio, que tiene dos electrones, ambos electrones tienen espines de 1/2 y, en consecuencia, deben tener diferentes estados cuánticos. Esto significa que uno de los electrones tiene un espín hacia arriba mientras que el otro tiene un espín hacia abajo. Esto hace que el átomo de helio sea un gas inerte, ya que sus electrones no pueden interactuar con otros átomos para formar enlaces químicos.

El principio de exclusión de Pauli también se aplica a otras partículas, como los protones y los neutrones, que son fermiones. En el núcleo de un átomo, los protones y los neutrones se organizan en diferentes niveles de energía, siguiendo el principio de exclusión de Pauli.

Otro ejemplo de aplicación del principio de exclusión de Pauli es el efecto túnel, que ocurre cuando una partícula atraviesa una barrera de potencial que teóricamente no debería poder atravesar. Esto ocurre porque el principio de exclusión de Pauli implica que la partícula no puede estar en el mismo estado cuántico que las partículas que están en el otro lado de la barrera, por lo que la partícula se comporta como si hubiera atravesado la barrera.

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El principio de exclusión de Pauli es un principio fundamental de la física cuántica que establece que no puede haber dos fermiones en el mismo estado cuántico. Este principio es esencial para entender el comportamiento de los electrones y otros fermiones en un átomo, así como para explicar fenómenos como el efecto túnel.

Cómo citar: Edurne Díaz, (s.f.). "Principios de exclusión de Pauli - Ejemplos". En: Autoeduca.com. Disponible en: https://www.autoeduca.com/principios-exclusion-pauli Consultado: 2023-04-18 11:14:12.
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