Med tillämpningar inom kemi och kvantmekanik handlar Paulis uteslutningsprincip om placeringen av elektroner i en atom. Principen säger att varje elektron i en atom måste ha unika kvanttal. Kvanttal indikerar underskalet och storleken, placeringen och energinivån för orbitaler där elektronerna kan hittas, såväl som spinn för varje elektron.
I en atom kretsar elektroner kring kärnan. De områden där specifika elektroner upptar utrymme kallas orbitaler, och orbitaler är grupperade i underskal. Antalet elektroner i en given orbital eller subskal dikteras av föreskrifterna i Pauli-uteslutningsprincipen som säger att inga två elektroner kan ha identiska kvanttal. Det finns fyra kvanttal för elektroner som tillsammans anger elektronens allmänna placering i en given atom. Kvanttalen kallas principal, azimutal, magnetisk och spinn.
Det principiella kvanttalet indikerar energinivån och storleken på en given orbital. Energin ökar när elektronorbitalen flyttar far bort från kärnan. Detta kvanttal indikeras med ett heltal. När forskare noterar en elektrons position i en atom är det principiella kvanttalet det första som skrivs.
De azimutala och magnetiska kvanttalen ger information om underskalet i en orbital. Genom att indikera det faktiska underskalet, dikterar azimuten information om det underskalet. Magneten bestämmer hur många orbitaler som finns i ett givet underskal och indikerar i vilken av dessa orbitaler elektronen finns. Även om azimuttalet kan indikeras med en siffra, skrivs den vetenskapliga notationen för det som en bokstav: s, p, d eller f. Det magnetiska kvantnumret indikeras med en upphöjd siffra i vetenskaplig notation, men anges som antingen noll eller ett positivt eller negativt tal annars.
Spinn av en elektron kan antingen vara medurs eller moturs. Pauli uteslutningsprincipen dikterar att varje elektron i en orbital måste snurra i en annan riktning. Eftersom det bara finns två alternativ, kan bara två elektroner ockupera samma orbital och förbli unika. Snurr betecknas med en positiv eller negativ ”1/2” eller med pilar som pekar uppåt eller nedåt.
Pauli uteslutningsprincipen fungerar som grund för att förklara bindning mellan atomer, såväl som vetenskapliga regler och fenomen. Den har tillämpningar i Hund’s Rule and Band Theory. Dessutom hjälper det att avgöra när och hur stjärnor kollapsar in i de vita dvärg- och neutronstjärnans stadier av deras existens.