A Pauli kizárási elv nem fogalmaz meg kettőt elektronok (vagy más fermionok) azonos kvantummechanikai állapotú lehet atom vagy molekula. Más szavakkal: egy atomban egyetlen elektronpár sem lehet ugyanaz az elektron kvantumszámok n, l, ml, és Ms. A Pauli kizárási elv kijelentésének másik módja az, hogy két azonos fermion teljes hullámfunkciója antiszimetrikus, ha a részecskék cserélődnek.
Ezt az elvet Wolfgang Pauli osztrák fizikus 1925-ben javasolta az elektronok viselkedésének leírására. 1940-ben kiterjesztette az elvet az összes fermionra a spin-statisztika tételben. Az egész spinből álló részecskék nem követik a kizárás elvét. Tehát az azonos bozonok elfoglalhatják ugyanazt a kvantumállapotot (például a fotonok a lézerekben). A Pauli kizárási elv csak az egész egész spinjű részecskékre vonatkozik.
A Pauli kizárási elv és a kémia
A kémiában a Pauli kizárás elvét használják az atomok elektronhéjszerkezetének meghatározására. Segít megjósolni, hogy mely atomok osztják meg az elektronokat és részt vesznek a kémiai kötésekben.
Az azonos körüli pályán lévő elektronok azonosak az első három kvantumszámmal. Például a hélium atom héjában lévő 2 elektron az 1s alhéjban van n = 1, l = 0 és ml = 0. Spin-pillanatuk nem lehet azonos, tehát az egyik ms = -1/2, a másik pedig ms = +1/2. Vizuálisan ezt alhéjként rajzoljuk, amelyben 1 "fel" és 1 "le" elektron található.
Következésképpen az 1s alhéjnak csak két elektronja lehet, amelyeknek ellentétes spinjei vannak. A hidrogént úgy ábrázolják, hogy 1 s-os héja egy "fel" elektronnal (1s)1). A hélium atomjának 1 "fel" és 1 "le" elektronja van (1 s2). A lítium felé haladva megvan a héliummaga (1s2), majd egy újabb "fel" elektron, amely 2s1. Ilyen módon az elektronkonfiguráció az orbitálisok megírása megtörtént.