泡利不相容(泡利不相容原理,能量最低原理,洪特规则)

泡利不相容原理

自旋为半整数的粒子（费米子）所遵从的一条原理。

简称泡利原理。

它可表述为全同费米子体系中不可能有两个或两个以上的粒子同时处于相同的单粒子态。

电子的自旋，电子遵从泡利原理。

1925年W.E.泡利为说明化学元素周期律提出来的。

原子中电子的状态由主量子数n、角量子数l、磁量子数ml以及自旋磁量子数ms所描述，因此泡利原理又可表述为原子内不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的4个量子数n、l、ml、ms。

根据泡利原理可很好地说明化学元素的周期律。

泡利原理是全同费米子遵从的一条重要原则，在所有含有电子的系统中，在分子的化学价键理论中、在固态金属、半导体和绝缘体的理论中都起着重要作用。

后来知道泡利原理也适用于其他如质子、中子等费米子。

泡利原理是认识许多自然现象的基础。

例子，比如氦原子的两个电子，都在第一层（K层），电子云形状是球形对称、只有一种完全相同伸展的方向，自旋方向必然相反。

每一轨道中只能客纳自旋相反的两个电子，每个电子层中可能容纳轨道数是n2个、每层最多容纳电子数是2n2。

泡利不相容原理,能量最低原理,洪特规则

原子核外电子排布遵循一系列原理，以确保电子处于最低能量状态。

首先，最低能量原理指出，电子趋向于处于能量最低的基态，类似于物体倾向于处于低势能状态。

电子的能量分布遵循1s<2s<2p<3s<3p...的顺序，虽然在某些情况下，如Pt元素，能级交错可能打破这个绝对顺序。

泡利不相容原理强调电子的运动状态独特性。

每个电子都有其独特的层、亚层、伸展方向和自旋方向，这使得在同一原子中不可能有两个电子拥有完全相同的运动状态。

轨道中的电子必须自旋相反，s亚层容纳2个，p亚层3个，d亚层5个，f亚层7个，每层的电子总数由电子层数的平方的两倍决定。

最后，洪特规则补充了电子排布的稳定原则。

电子倾向于占据不同的轨道，自旋平行，而且当电子亚层的填充状态为全满、半满或全空时，系统更稳定。

这就像坐电梯时，电梯满员、半满或空置时，人们更倾向于接受均等的状况，否则可能导致不满和不稳定。

处于稳定状态（基态）的原子，核外电子将尽可能地按能量最低原理排布，另外，由于电子不可能都挤在一起，它们还要遵守最低能量原理，泡利不相容原理和洪特规则，一般而言，在这三条规则的指导下，可以推导出元素原子的核外电子排布情况，在中学阶段要求的前36号元素里，没有例外的情况发生。