Un par solitario es una combinación de dos electrones que son de espín opuesto. Ambos electrones tienen un momento angular orbital en la misma dirección, lo que resulta en el mismo momento magnético. Además, hay un momento magnético adicional debido a los giros.
Si consideramos las fuerzas en estos electrones,
- Atracción de Coulomb desde el núcleo F1
- Repulsión de Coulomb entre electrones F2
- fuerza magnética debido a momentos magnéticos que intenta alinear los momentos tanto giratorios como orbitales.
El resultado neto es que la F1 es común para ambos. Así que solo consideremos el resto.
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F2 intenta repeler los electrones entre sí.
El momento magnético que puede escribirse como proporcional a L + S se da para los dos electrones como (L + 1/2) B y (L-1/2) B. B es alguna constante de proporcionalidad (bohr magneton). Como L es común, podemos igualarlo a cero simplemente elevando el nivel cero.
ahora los electrones experimentan fuerzas magnéticas que intentan alinearlos en la dirección opuesta, tratando de alinear los espines. Pero, en general, encontramos que los electrones tienen un giro opuesto.
Todos los casos anteriores nos señalan la repulsión de electrones. Solo se han separado. ¿Pero por qué no está sucediendo?
¿Es que están en los lados opuestos del mismo orbital? Para que las repulsiones electrónicas sean insignificantes. Y los momentos magnéticos orbitales están de todos modos alineados en la misma dirección. Pero los giros aún son opuestos. Tienen que alinearse a lo largo. No funciona
La solución a esto está dada por Pauli … esta solución se llama famoso principio de extensión de Pauli.
Los electrones o cualquier otra partícula en realidad están en 4 dimensiones, donde la 4ta dimensión no es el tiempo aquí. Es spin. Cada partícula tiene esta dimensión extra para sí mismos.
Todo este concepto es bastante confuso, pero el punto es que los electrones tienen esta dimensión adicional en la que tenemos dos posiciones disponibles: ARRIBA y ABAJO.
Entonces, cuando decimos que los dos electrones están en el mismo orbital, significa que están cerca solo en tres dimensiones, pero no están en el mismo orbital como tal en 4 dimensiones. En realidad están en posiciones opuestas, pero mantienen la misma posición en 3d.
Entonces, como dice el principio de extensión de Pauli, “No hay dos electrones (fermiones) que tengan el mismo número cuántico”. Los números cuánticos son n, l, m, s.
Es más bien no perceptivo ya que nuestros sentidos son incapaces de detectar el giro. Esta solución es dada por Pauli. No pude encontrar ninguna solución alternativa.
