[高瞻自然科學教育資源平台] 包立不相容原理 (Pauli exclusion principle)

高雄市高雄中學龔自敬老師/國立中山大學化學系董騰元教授責任編輯

包立不相容原理 (Pauli exclusion principle) 是包立於1925年提出的重要「量子力學」原理，它的主要內容為：

具有相同量子數的兩個電子是不可能同時存在的，也就是說，同一原子中的任一個電子，它在原子軌域中的 4 個量子數（主量子數 n、副量子數 l、磁量子數ml和自旋量子數ms ）不可能完全相同。

現在以氦（He）為例，氦擁有兩個電子，而其四個量子數的排列 (n,l,ml,ms) 分別為 (1,0,0,-1/2) 和 (1,0,0,+1/2) ，其中不相同的地方就在自旋量子數 ms，-1/2和+1/2代表電子在軌域中的自旋方向為逆時針旋轉和順時針旋轉，也就是說同一軌域中的兩個電子，其自旋方向必不相同；依據「包立不相容原理」加以描述，即「每一軌域最多只能容納自旋方向相反的兩個電子」，或「一個原子中沒有任何兩個電子可以擁有完全相同的量子態。」

「包立不相容原理」之所以重要的原因在於它與組成物質的三個基本粒子（電子、質子、中子）都有直接或間接的相關性，依此原理可將組成物質的各粒子在空間中排列的情形更進一步的加以描述，也可將此原理應用在判斷物質的穩定性或元素週期表中週期性的存在等各方面。

※依科教中心的政策，在清楚標示作者與出處的前提下，以不營利的方式轉載分享。