Page 751 - Capire la Fisica

Il Principio di esclusione di Pauli

Il principio di esclusione di Pauli spiega come mai, nonostante gli atomi siano costituiti
prevalentemente da spazio vuoto, la materia sia impermeabile, cioè non riusciamo ad

oltrepassarla.

Esso afferma che due particelle dello stesso tipo in un atomo non possono avere tutti i
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numeri quantici uguali o meglio non possono assumere contemporaneamente lo
stesso insieme di numeri quantici, cioè gli atomi sono soggetti a determinate regole,

che impediscono loro di avere la stessa funzione d’onda (o proprietà quantistiche).

Wolfgang Pauli (1900 – 1958) ideò questo principio per
spiegare il comportamento degli elettroni all’interno de-

gli atomi.

Infatti, come è noto, gli elettroni occupano solo alcuni
stati energetici intorno al nucleo, distribuendosi fra di

essi e non raccogliendosi mai tutti insieme in quello di
energia minore.

Gli elettroni popolano gli spazi in base a una serie di re-

gole che Pauli riuscì a ricavare.

La meccanica quantistica, proprio come la fisica di New-
ton, che è espressa in termini di forza, momento ed ener-
gia, possiede un proprio insieme di parametri, come ad esempio, lo “spin quantistico”,

che è l’analogo del momento angolare, ma è quantizzato e può assumere solo deter-
minati valori.

Per descrivere una particella attraverso l’equazione di Schrödinger, sono necessari

quattro numeri quantici: tre coordinate spaziali più lo spin.

Le regole di Pauli affermano che due elettroni di un atomo non possono avere tutti e
quattro i numeri quantici uguali, cioè che due elettroni non possono trovarsi nello

stesso posto e possedere le stesse proprietà nello stesso momento.

Quindi, all’aumentare del numero di elettroni presenti in un atomo, come accade per
gli atomi più pesanti, gli elettroni riempiono gli spazi a loro destinati andando gradual-
mente a occupare gli stati energetici (o gusci) sempre più esterni.

265 Il numero quantico principale (n) può assumere tutti i valori interi positivi compresi tra 1 e infinito. Essi si ottengono
risolvendo l’equazione di Schrödinger. Il numero quantico principale è un indice delle dimensioni e dell’energia dell’orbi-
tale. Un orbitale con un valore di n piccolo ha dimensioni più ridotte ed energia più bassa rispetto a un orbitale che ha un
valore di n maggiore. Il numero quantico angolare o secondario (l) può assumere tutti i valori interi compresi tra 0 e (n –
1). Il numero quantico angolare indica la forma dell’orbitale.
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