Pauli-ekskluderingsprincippet siger ikke to elektroner (eller andre fermioner) kan have den samme kvantemekaniske tilstand i den samme atom eller molekyle. Med andre ord kan intet par elektroner i et atom have den samme elektroniske kvanttal n, l, mlog ms. En anden måde at anføre Pauli-ekskluderingsprincippet er at sige, at den totale bølgefunktion for to identiske fermioner er antisymmetrisk, hvis partiklerne udveksles.
Princippet blev foreslået af den østrigske fysiker Wolfgang Pauli i 1925 for at beskrive elektronernes adfærd. I 1940 udvidede han princippet til alle fermioner i spin-statistik sætningen. Bosoner, som er partikler med et heltalspind, følger ikke udelukkelsesprincippet. Så identiske bosoner kan besætte den samme kvantetilstand (f.eks. Fotoner i lasere). Pauli-ekskluderingsprincippet gælder kun for partikler med et halvt heltal spin.
Pauli-ekskluderingsprincippet og kemi
I kemi anvendes Pauli-ekskluderingsprincippet til at bestemme atoms elektronstrukturstruktur. Det hjælper med at forudsige, hvilke atomer der deler elektroner og deltager i kemiske bindinger.
Elektroner, der er i samme orbital, har identisk første tre kvantetal. For eksempel er de 2 elektroner i skallen på et heliumatom i 1s underskallen med n = 1, l = 0 og ml = 0. Deres spin-øjeblikke kan ikke være identiske, så man er ms = -1/2 og den anden er ms = +1/2. Visuelt tegner vi dette som et underskal med 1 "op" elektron og 1 "ned" elektron.
Som en konsekvens kan 1s-subskallen kun have to elektroner, der har modsatte spins. Brint er afbildet som at have et 1s underskal med 1 "op" elektron (1s1). Et heliumatom har 1 "op" og 1 "ned" elektron (1s2). Når du går videre til litium, har du heliumkernen (1s2) og derefter endnu en "op" elektron, der er 2s1. På denne måde elektronkonfigurationen af orbitalerne er skrevet.