עקרון ההדרה של פאולי לא קובע שניים אלקטרונים (או פרמיונים אחרים) יכולים להיות באותו מצב מכני קוונטי זהה אטום או מולקולה. במילים אחרות, לאף זוג אלקטרונים באטום לא יכול להיות אותו אלקטרוני מספרים קוונטיים n, l, ml, ו- ms. דרך נוספת לקבוע את עקרון ההדרה של פאולי היא לומר שתפקוד הגל הכולל של שני פרמיונים זהים הוא אנטי-סימטרי אם מחליפים חלקיקים.
העיקרון הוצע על ידי הפיזיקאי האוסטרי וולפגנג פאולי בשנת 1925 כדי לתאר את התנהגות האלקטרונים. בשנת 1940 הוא הרחיב את העיקרון לכל הפרמיונים במשפט הסטטיסטיקת הספין. בוסונים, שהם חלקיקים עם ספין שלם, אינם פועלים לפי עקרון ההדרה. אז, בוזונים זהים עשויים לתפוס את אותו מצב קוונטי (למשל, פוטונים בלייזרים). עקרון ההדרה של פאולי חל רק על חלקיקים עם ספין שלם שלם.
עקרון ההדרה והכימיה של פאולי
בכימיה משתמשים בעקרון ההדרה של פאולי לקביעת מבנה מעטפת האלקטרונים של האטומים. זה עוזר לחזות אילו אטומים ישתפו אלקטרונים וישתתפו בקשרים כימיים.
אלקטרונים שנמצאים באותו מסלול הם בעלי אותו מספר קוונטי ראשון זהה. לדוגמה, שני האלקטרונים בקליפה של אטום הליום נמצאים במעטפת 1s עם n = 1, l = 0 ו- m
l = 0. רגעי הספין שלהם לא יכולים להיות זהים, כך שאחד הוא מ 's = -1/2 והשני הוא ms = +1/2. מבחינה ויזואלית אנו מציירים זאת כמעטפת משנה עם אלקטרון 1 "למעלה" ואלקטרון 1 "למטה".כתוצאה מכך, מעטפת המשנה 1s יכולה להיות רק שני אלקטרונים, בעלי סיבובים הפוכים. מימן מתואר כבעל מעטפת משנה 1 עם אלקטרון 1 "למעלה"1). לאטום הליום יש אלקטרונים 1 "למעלה" ו- 1 "למטה" (1s2). ממשיכים לליתיום, יש לך ליבת הליום (1S2) ואז אלקטרון נוסף "למעלה" שהוא 2s1. בדרך זו, את תצורת האלקטרונים של המסללים כתוב.