SAT2化学考点中的泡利不相容原理(Pauli’s Law of Exclusion)，电子排布必须遵循的原则之一。其表述为：同一轨道上的两个电子必须具有相反的自旋方向(each orbital is allowed to carry a maximum of two electrons and they must have opposite spins)。

　　以基态氦原子为例，氦为第2号元素，原子核外只有2个电子，这2个电子将全部填充至1s亚层，将其充满，电子构型为1s2。由于1s只含一个轨道，所以这两个电子只能处在同一轨道上。根据泡利不相容原理，这两个电子必须具有相反的自旋方向，即↑↓【注：在本文中用一根下划线表示一个轨道】的形式，而不是↑↑或者↓↓的形式。

　　泡利不相容原理的一个等价表述为：在同一个原子中，不可能存在两个电子具有完全相同的四个量子数(In a given atom no two electrons can have the same set of four quantum numbers)。

　　如何理解这一等价表述呢?我们来分情况讨论一下：(1)如果两个电子处于不同轨道，那么它们的磁量子数必然不同;(2)如果两个电子处于相同轨道，它们的主量子数、角量子数、磁量子数都相同，然而由于它们必须具有相反的自旋方向，所以自旋量子数必然不同。综上所述，在同一个原子中，不可能存在两个电子具有相同的四个量子数。

　　泡利不相容原理的另一个等价表述是：在同一个原子中，不可能存在两个电子具有完全相同的状态(In a given atom no two electrons can have the same state)。

　　很好理解，用n、l、m和ms四个量子数可以确定核外电子的运动状态和所处轨道。既然不存在两个电子具有完全相同的四个量子数，那么自然也不可能存在两个电子具有完全相同的状态。

　　图为书籍《量子物理史话—上帝掷骰子吗?》

　　《量子力学史话——上帝掷骰子吗》中讲述了一个小故事，精妙地阐发了泡利不相容原理：

　　一个原子就像一幢宿舍，每间房间都有一个四位数的门牌号码。底楼只有两个房间，分别是1001和1002。而二楼则有8个房间，门牌分别是2001，2002，2101，2102，2111，2112，2121和2122。越是高层的楼，它的房间数量就越多。

　　【解说1：用楼层来类比主能级，用房间来类比电子的状态。楼层越高，房间越多指的是主能级能量越高，能容纳的电子数量也越多。】

　　脾气暴躁的管理员泡利在大门口张贴了一张布告，宣布没有两个电子房客可以入住同一间房屋。

　　【解说2：没有两个电子的状态是一样的，这就是泡利不相容原理!】

　　于是电子们争先恐后地涌入这幢大厦，先到的两位占据了底楼那两个价廉物美的房间，后来者因为底楼已经住满，便不得不退而求其次，开始填充二楼的房间。二楼住满后，又轮到三楼、四楼……一直到租金离谱的六楼、七楼、八楼。

　　【解说3：用租金的高低来类比能量的大小，按照能量由低到高依次填充，这就是能量最低原则!】

　　在本节的最后，请大家注意一点：所有原子的核外电子排布都必须遵守泡利不相容原理，无论该原子是基态原子还是激发态原子。

　　SAT2化学考点：泡利不相容原理词汇

　　Pauli’s Law of Exclusion：泡利不相容原理

　　【练习】

　　Which of the following is not an expression of Pauli’s Law of Exclusion?

　　A. Each orbital is allowed to carry a maximum of two electrons and they must have opposite spins.

　　B. In a given atom no two electrons can have the same state.

　　C. Each orbit is at a fixed distance from the nucleus and the electrons move around the nucleus in one of these orbits.

　　D. In a given atom no two electrons can have the same set of four quantum numbers.

　　解析：

　　A选项，同一轨道上的两个电子必须具有相反的自旋方向;

　　B选项，在同一个原子中，不可能存在两个电子具有完全相同的状态;

　　C选项，原子核外有轨道，这些轨道和原子核的距离是固定的，电子在这些轨道中的任何一条上绕核作圆周运动，这是波尔模型的第一条假说，跟泡利不相容原理无关;

　　D选项，在同一个原子中，不可能存在两个电子具有完全相同的四个量子数。

　　A、B、D三个选项分别对应本节中提到的泡利不相容原理的三个等价表述，C选项是波尔模型的第一条假说，跟泡利不相容原理无关。

　　答案：C

　　以上就是小编为大家整理的SAT2化学考点之泡利不相容原理，希望对大家的SAT2化学考试有所帮助。