Почему электроны образуют пары?

[Backlip]

Вопрос, наверное, глупый, но объясните мне, пожалуйста, почему электроны объединяются в пары?

[Всеволод Щёголев]

  В 20.06.2013 в 19:54, Backlip сказал:

Вопрос, наверное, глупый, но объясните мне, пожалуйста, почему электроны объединяются в пары?

Атом существует являясь энергетически устойчивой системой. Чем меньше энергии, тем система более устойчива. Поэтому атом всеми путями стремится к минимуму энергии.

Поведение электронов в атоме описывается 4 квантовыми числами, одно из которых называется спиновым, это спиновое квантовое число определяет спин электрона. В аналогии с планетами спин электрона - вращение планеты вокруг собственной оси.

Спиновое квантовое число может принимать два значения: +½ или -½, что соответствует двум разнонаправленным (антипараллельным) спинам. Направления спина обозначают:

↑ или ↓. Природа спина магнитная, не стоит путать с электростатической.

 

Для соответствия минимуму энергии атом объединяет (спаривает) разноспиновые электроны, энергия системы падает, атом становится стабильнее. Это происходит из-за противоположности спинов.

Изменено 20 Июня, 2013 в 22:08 пользователем Всеволод Щёголев

[slain_nik]

Почему именно в пары? Электрон(в пределах одной определённой орбитали) характеризуется только одним квантовым числом - спином. Спин принимает два значения: вращаясь по часовой стрелке вокруг себя +1/2(↑) и вращаясь против часовой стрелки вокруг себя - это -1/2(↓). Когда спин=1/2 - это одно квантовое состояние, при -1/2 - второе. Больше состояний у электрона нет. В соответствии с принципом Паули: одно и то же квантовое состояние не может занимать более одной частицы. Так что выбор невелик: максимальное число электронов на одной орбитали - 2, с разными квантовыми состояниями ↑ и ↓. Не может быть три, четыре(даже таких ↑↓↑↓, что не противоречит выше описанному принципу минимума энергии) и т.д. электронов на одной орбитали, т.к. одному квантовому состоянию будет соответствовать 2(и более) частицы, что противоречит принципу Паули, поэтому именно в пары. На одной орбитали может находится и один электрон, принято указывать ↑ спин.

Изменено 20 Июня, 2013 в 23:15 пользователем slain_nik