Nas aulas de química no ensino médio, aprendemos que um elétron é endereçado no átomo através de quatro parâmetros (ou números quânticos), a saber: Número quântico principal (n), número quântico secundário, ou azimutal (l), número quântico magnético (m) e o número quântico spin (s).
Esses quatro números juntos, são o "endereço" do elétron no átomo. E nenhum elétron pode ter o mesmo endereço; são solitários. Em 1925, Wolgang Pauli formulou o que ficou conhecido como "princípio da exclusão de Pauli", que enuncia a impossibilidade de dois elétron ocuparem o mesmo lugar em um orbital (ou terem os quatro números quânticos iguais). Lembrando que na mecânica quântica, o elétron se comporta como onda e partícula (princípio da dualidade), e chamamos de orbital, a região no espaço ao redor do núcleo atômico onde é máxima a probabilidade de encontrá-lo.
Resumidamente, n está associado ao nível de energia do elétron no átomo (camada k,l,m..); l à forma do orbital na qual o elétron pode se encontrar (são as subcamadas ou subníveis de energia); m diz respeito à orientação do orbital e s à orientação do momento magnético do elétron (para cima, para baixo).
Pelo fato de ser impossível "estarem" em dois lugares ao mesmo tempo, e terem spin (s) -1/2 ou +1/2 (orientação para baixo e para cima, respectivamente), os elétrons são chamados de férmions. Podemos definir também os férmions como aquelas partículas que possuem spin semi-inteiro e obedecem ao princípio de exclusão de Pauli. Outras partículas que são férmions: quarks, pósitrons, múon, tal, etc.
Existem partículas que podem estar em dois lugares ao mesmo tempo (podem possuir os quatro números quânticos iguais). São os chamados bósons (fótons, glúon, bóson W e bóson Z, etc.). Essas partículas possuem spin inteiro e não obedecem ao princípio de exclusão de Pauli. Isso quer dizer que dois bósons podem ocupar o mesmo lugar no orbital (podem ter os quatro números quânticos iguais). Um exemplo ocorre no chamada condensado de Bose-Eisntein, onde um gás de bósons é resfriados a uma temperatura próximo a do zero absoluto (-273,15 C°). Nessa condição, essas partículas ocupariam estados muito baixos de energia conjuntamente, originando uma nova forma de matéria. Fenômenos de super fluidez são explicados por esse condensado.
Por fim, na natureza ou temos bósons ou temos férmions. E graças às interações a nível microscópico dessas partículas, podemos vivenciar o mundo macroscópico.
Até a próxima!
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