Спины антипараллельные

Водород существует в двух формах орто-, в которой ядра имеют параллельные спнны, и пара-, где спины антипараллельны. При температуре, близкой к абсолютному нулю, молекулы нахо-, дитси главным образом в геара-форме, в состоянии наиболее низкого энергетическогро уровня. При комнатной температуре около 75% водорода существует в орто-форме. (Две формы отличаются друг от друга различными физическими свойствами.) Так как ядерный спин исчезает в пара-форме водорода, эта форма не проявляет магнитных свойств газа. Парамагнитные соединении (например, Ог, редкоземельные элементы и радикалы) способствуют конверсии. Механизм конверсии, катализируемой атомами водорода, можно представить в виде [c.142]

Три функции, для которых спины электронов параллельны, отвечают отталкиванию состояние отталкивания более вероятно, чем состояние, в котором обнаруживается притяжение (одна функция). Притяжение возникает, когда спины антипараллельны, — это и есть условие образования химической связи между атомами А и В. Вследствие слабого взаимодействия между орбитальными и спи- [c.102]

В последней колонке табл. 5 приведены спектроскопические обозначения различных молекулярных состояний. Они включают а) верхний индекс (числа 1, 2, 3,. ..), б) заглавную греческую букву 2, П, А,. .. (эти буквы соответствуют строчным буквам а, я, б,. ..) и в) нижний индекс и или д. Первый индекс характеризует спиновую мультиплетность. Каждые два электрона, заполняющие МО, в соответствии с принципом Паули должны иметь противоположные спины и не вносят вклада в результирующий спин. Если результирующий спин равен нулю, то мультиплетность равна единице. Однако в том случае, если имеется один иеспаренный электрон, его спин равен а или р (см. раздел 2.5) и состояние является дублетным. В случае двух неспаренных электронов их спины могут быть параллельными, что дает триплетное состояние (например, Ог) если их спины антипараллельны, то состояние будет синглетным . Вопрос о том, синглетное или триплетное состояние лежит ниже, решается с помощью правил Гунда (раздел 2.8). В общем случае мультиплетность определяется числом 25+1, где 5—суммарный спин молекулы (каждый неспаренный электрон имеет спин /2). [c.115]

Для водорода характерен особый случай аллотропии (аллотропия -— свойство химического элемента существовать в виде нескольких форм простых веществ). Изотопы атомов Н, О и Т образуют двухатомные молекулы На, Ог, Тг, НО, НТ и ОТ, из них молекулы Hj, Ог и Тг существуют в двух ядерно-изомерных формах спина орто-форме и пара-форме. Существование двух модификаций молекул водорода связано с различной взаимной ориентацией ядерных спинов атомов и, следовательно, с различными значениями вращательных квантовых чисел, В молекулах пара-водорода ядерные спины антипараллельны и вращательные квантовые числа четные. Орто-водород имеет параллельные спины и нечетные квантовые числа. Ядерная спиновая изомерия является исходной причиной различных магнитных, спектральных и термических свойств обеих модификаций. Пара- и орто-модификации водорода обладают различ- [c.56]

Попытаемся присоединением атома водорода получить из молекулы Нг молекулу Нз. В Нг спины антипараллельны, в атоме водорода спин может принимать любое из двух возможных значений [c.89]

ВОДОРОДА ПАРА-ОРТО-ПРЕВРА-ЩЕНИЕ (пара-орто-конверсия) — превращение молекул водорода в зависимости от условий из одной формы в другую. Существование двух модификаций молекулярного водорода связано с различной взаимной ориентацией ядерных спинов атомов и, следовательно, с различными значениями вращательных квантовых чисел. В молекулах параводорода (л-На) ядерные спины антипараллельны и вращательные квантовые числа четные. В молек лах ортоводорода (0-Н2) спины параллельны и квантовые числа нечетные. Пара- и ортоводороды имеют разные теплоемкости, теплопроводности упругости пара, температуры плавления и др. На равновесное соотношение между числом орто- и пара-молекул и механизм превращения значительно влияет температура, наличие атомарного водорода, катализатор, природа растворителя и др. Пара-орто-превращение характерно также для дейтерия и трития. Способность молекул водорода к орто-пара-превращению используют для изучения механизма изотопного обмена водорода, гидрирования, каталитического окисления водорода и др. [c.57]

Если на какой-либо атомной орбитали находится два электрона, то ее называют заполненной орбиталью. При этом спиновые состояния электронов должны различаться. В этом случае говорят, что спины антипараллельны. Два электрона, находящиеся на одной атомной орбитали, называют спаренными электронами. Если на атомной орбитали находится один электрон, то этот электрон называют неспаренным. Он, естественно, может находиться в любом из двух возможных спиновых состояний. Если на атомной орбитали ие имеется пи одного электрона, то такую орбиталь называют незаполненной или вакантной орбиталью. Таким образом, принцип Паули не только ограничивает число электронов па атомной орбитали, но и определяет взаимную ориентацию спинов электронов на заполненных орбиталях. Это имеет огромное значение для строения многоэлектронных атомов и определяет важнейшие свойства всех химических систем. [c.45]

В ней было показано, что . ) урав-. нение Шредингера справедливо не только для атома, но й для молекулы 2) химическая связь имеет электрическую. природу, поскольку в уравнении Шредингера в качестве потенциальной энергии рассматривалась только энергия электростатического взаимодействия ядер и электронов 3) электронная плотность в области между ядрами в молекуле На выше, чем простое наложение электронной плотности атомов 4) химическая связь обусловливается парой электронов, ставшей общей для двух ядер, в результате тождественности и неразличимости электронов 5) простая связь между атомами водорода осуществляется при условии, если их орбитальная собственная функция симметрична относительно координат обоих электронов, т. е. связь образуется парой электронов с антипараллельными спинами. Антипараллельность спинов является не причиной образования химической связи за счет магнитных взаимодействий, а выражением условий квантовомеханической микросистемы, в которой действуют электрические силы 6) отсутствие связи между атомами водорода вследствие понижения электронной плотности между ядрами имеет место при параллельных спинах их электронов 7) энергия связи определяется обменной и кулоновской энергией, а также интегралом перекрывания. Основную роль при этом играет обменная энергия, возникновение которой есть следствие учета квантовомеханического принципа неразличимости электрона (их обмен местами не имеет физической [c.80]

Для симметричной волновой функции, когда электронные спины антипараллельны, их волновые функции складываются [см. (1У.15)]. Поэтому симметричной функции отвечает увеличение плотности электронного облака между ядрами (IV.15). Тогда говорят, что электронные облака перекрываются . Это соответствует соединению атомов друг с другом с образованием молекулы (рис. 34). Как это видно из ( .15), при перекрывании электронных облаков электронная плотность между атомами делается больше суммы плотностей электронных облаков изолированных атомов . Перекрывание электронных облаков нельзя рассматри-рать как простое наложение друг на друга электронных облаков,, существовавших до взаимодействия изолированных атомов. [c.92]

Гелий (2 = 2) имеет два электрона на -оболочке они оба заселяют -подоболочку их спины антипараллельны. Электронная конфигурация гелия обозначается символом 1х . Первая электронная оболочка, -оболочка, полностью заполнена, что придает гелию исключительную химическую инертность. Гелием, электронная конфигурация которого соответствует насыщению Я -оболочки, заканчивается первый период. [c.31]

Интересной особенностью молекулярного водорода является наличие в смеси двух сортов молекул. Обе модификации отличаются друг от друга направлением собственного момента вращения протонов. В орто-форме о-Яо оба протона вращаются вокруг своей оси в одинаковых направлениях, т.е. спины ядер параллельны (11). У пара-водорода р-Нг ядра вращаются в противоположных направлениях и ядерные спины антипараллельны ( ). Обе модификации связаны друг с другом взаимными переходами, которые протекают очень медленно, но могут быть ускорены введением парамагнитных катализаторов (Ог, N02 и др.). При комнатной [c.294]

Изменение энергии двух сближающихся атомов водорода в зависимости от спинов их электронов изображено на рис. 24. Видно, что при сближении двух атомов, спины электронов которых параллельны, их суммарная энергия увеличивается. В этом случае между атомами возникает нарастание силы отталкивания. Если же электроны атомов водорода обладают противоположно направленными спинами (антипараллельными), то при сближении атомов уменьшается энергия системы, которая достигает минимального значения при межъядерном расстоянии Го = 0,74 А. Это уменьшение энергии связано с образованием молекулы Hj — системы энергетически более выгодной по Сравнению с изолированными атомами водорода 2H = Ha + + 103 кшл. [c.88]

Если оба электрона находятся на одном и том же невозмущенном уровне а (спины антипараллельны, = 0), то волновой функцией будет чра (1) фа (2) и изменение энергии равно [c.34]

Об участии атомного водорода в той или иной реакции можно судить по орто- ара-конверсии водорода. В равновесном состоянии водород состоит из 75% ортоводорода (ядерные спины параллельны) и 25% параводорода (ядерные спины антипараллельны). Если в систему ввести только параводород, то его преврашение в реакционной смеси в ортоводород свиде- [c.437]

Чтобы учесть тождественность электронов, надо провести правильную симметризацию (по отношению к перестановке координат электронов 1 и 2) координатной волновой функции <+>(Г Г2), определяемой уравнением (117,1). В системе двух электронов симметрия координатной функции зависит от спинового состояния системы. Если при столкновении спины антипараллельны (синглетное спиновое состояние), то координатная волновая функция должна быть симметричной относительно перестановки Г и Гг, следовательно, [c.549]

При фотохимическом возбуждении новые энергетические уро1 ни могут различаться спинами электронов. Состояния с пара лельными спинами (триплеты) имеют более низкую энергию, че состояния с антипараллельными спинами (синглеты). При возбу дении молекулы атомом сенсибилизатора выполняется правил Вигнера, по которому перенос энергии между возбужденной част цей и молекулой в основном состоянии разрешен только при сохр нении полного спина системы. Работы Лейдлера показали, чт правило сохранения спина позволяет объяснить характер ряд фотохимических реакций углеводородов. Основное состояние ол( фина с заполненной я-орбиталью (спины антипараллельны) — си1 глет возбуждение в триплетное состояние представляет собой з прещенный переход. Не следует понимать это как отсутствие во бужденных триплетных состояний, но такие молекулы будут обр зовываться при безизлучательной потере энергии возбужденным синглетными молекулами. [c.66]

Эта орбита может, конечно, быть занята и двумя электронами, если только их спины антипараллельны. [c.279]

Т. е. оба ядерных противоположные оба ядерных спина спина параллельны ядерные спины антипараллельны полю полю [c.227]

Если У > О, взаимодействие считается ферромагнитным, а если У < О, — антиферромагнитным, т. е. если спины параллельны, то энергия взаимодействия выражается через —У, а если спины антипараллельны, энергия выражается через -ЬУ. [c.300]

Качественно это соотношение вытекает из правила Гунда, со гласно которому при наличии нескольких энергетически вырожден ных орбиталей более выгодным является заполнение их электро нами, соответствующее максимальному суммарному спину. Если учитывать взаимодействие электронов между собой, то энергия электронных состояний при данной электронной конфигурации оказывается зависящей от суммарного спина. Антипараллельная ориентация спинов как бы требует дополнительной энергии. [c.63]

Интересной особешгостью молекулярного водорода является наличие в смеси двух сортов молекул. Обе модификации отличаются друг от друга направлением собственного момента вращения протонов. В орто-форме о-Но оба протона вращаются вокруг своей оси в одинаковых направлениях, т. е. спины ядер параллельны ( ). У пауоа-водорода п-Н ядра вращаются в противоположных направлениях и ядерные спины антипараллельны ( ). Обе модификации водорода связаны друг с другом взаимными переходами, которые протекают очень медленно, но могут быть ускорены введением парамагнитных катализаторов (Ог, N02 и др.). При комнатной температуре в равновесной смеси находится 75% о-Нз. При температуре, близкой к абсолютному нулю, смесь практически содержит только п-Нг. Обе формы молекулярного водорода различаются по термодинамическим свойствам (теплоемкости, энтропии и т. п.). В химическом отношении поведение обеих модификаций практически тож- [c.99]

Каждой атомной орбитали соответствует две спин-орбитали. Поэтому согласно принципу Паули на одной атомной орбитали, определяемой тремя квантовыми числами п, I, т, может находиться не более двух электронов. Если на какой-либо атомной орбитали находится два электрона, то ее называют заполненной орбиталью. При этом спиновые состояния электронов должны различаться. В этом случае говорят, что спины антипараллельны. Два электрона, находящиеся на одной атомной орбитали, называют спаренными электронами. Если на атомной орбитали находится один электрон, то этот электрон называют неспаренным. Он, естественно, может находиться в любом из двух возможных спиновых состояний. Если на атомной орбитали не имеется ни одного электрона, то такую орбиталь называют незаполненной мпи вакантной орбиталыо. Таким образом, принцип Паули не только ограничивает число электронов на атомной орбитали, но и определяет взаимную ориентацию спинов электронов на заполненных орбиталях. Это имеет огромное значение для строения многоэлектронных атомов и, в конечном счете, определяет важнейшие свойства всех химических систем. [c.39]

Правда, открытие в 1926 г. у электрона собственного момента количества движения — спина — и установление того, что у пары электронов, образующих химическую свяаь, сгшны имеют противоположную ориентацию в пространстве (спины антипараллельны, что изображается так ), как бы явилось доказательством, что именно образование электронной пары является причиной образования химической связи. Чтобы придать физический смысл такому подходу, иногда в учебной литературе говорится, что химическая связь образуется за счет взаимодействия магнитных полей с противоположными спинами или магнитных полей, образующихся при согласованном движении электронов по атомным орбитам в противоположные стороны. Однако оказывается, что при самых благоприятных предположениях энергия такого магнитного взаимодействия могла бы объяснить лишь ничтожную долю энергии химической связи. [c.17]

Таким образом, когда спины антипараллельны, образуется молекула водорода. Молекула водорода образуется из атомов в результате перекрывания электронных облаков с образованием молекулярного двухэлектронного облака, которое окружает два положительно заряженных ядра. В месте перекрывания электронных облаков (пространство между ядрами) элек- [c.12]

Обратимся к схеме энергетических уровней молекулы, представленной на рис. 14.4.74. Основное состояние молекулы с четным числом электронов является синглетным и обозначается 5о. В этом состоянии энергия молекулы мрпшмальна, все электроны спарены, а их спины антипараллельны. Поглощение фотона с энергией 1 сопровождается возбуждением молекулы и переходом электрона за время 10с на более высокий синглет-ный уровень без изменения спина. Возбужденная молекула обладает некоторым избытком колебательной [c.502]

Этот вопрос менее прост в случае метода Гайтлера—Лондона. Спаривание орбиталей достаточно ясно, но спаривание спинов требует дополнительных пояснений. Рассмотрим простую двухэлектронную связь (например, в Нг или. ЫН). Принцип Паули требует, чтобы полная волновая функция, содержащая спин, была антисимметрична относительно перестановки всех координат обоих электронов. Антисимметрию можно получить, выбрав спиновый множитель антисимметричны.м, а пространственный — симметричным или наоборот. Если, например, пространственный множитель симметричен и имеет вид фл(1)г )в(2)-Ьг1зв(1) 5А(2), то (см. раздел 6.2) можно говорить о накапливании заряда в пространстве между ядрами, т. е. об образовании связи. Если пространственный множитель антисимметричен и имеет вид 11)а(1) Фв(2)—г1зв(1) л(2), то накапливания заряда не происходит и связь не образуется. Для образования прочной связи, таким образом, необходимо, чтобы спиновая часть полной волновой функции была антисимметрична это условие выполняется лишь тогда, когда спины антипараллельны. Сказанное означает, что спаривание спинов вовсе не является результатом действия какого-либо общего основного принципа, а обусловлено требованиями принципа Паули в сочетании с определенным выбором пространственной волновой функции, приводящей к образованию связи. В противоположность тому, что иногда утверждается в этом методе, именно пространственная часть полной волновой функции определяет расположение спинов, а не наоборот. [c.162]

Структура. Фотоактивные состояния ненасыщенной молекулы отвечают переносу электрона со связывающей орбитали на разрыхляющую. Если два электрона, расспаренные таким образом, имеют параллельные спины, состояние называется триплетным если их спины антипараллельны, состояние называется синглетным . [c.211]

Позитроний имеет две формы ортопозитроний, в котором спины электрона и позитрона параллельны, и парапозитроний, в котором спины антипараллельны. Три четверти позитронов образует ортопозитроний и одна четверть — парапозитроний. Среднее время [c.293]

На основании приведенного выше материала можно сделать следующие заключения, В случае е электроны должны иметь противоположные, а в случае — параллельные спины. Важнейшим следствием этого является тот факт, что электроны с одинаковыми спинами, описываемые пространственной волновой функцией должны удаляться друг от друга, причем максимальная вероятность их нахождения соответствует углу я, или 180°. Без учета электростатических сил этот результат физически можно интерпретировать следующим образом электроны в синглетном состоянии (спины антипараллельны) должны стремиться быть по одну сторону от ядра, а в триплетном состоянии ае (спины параллвльны) — на противоположных от ядра сторонах. Можно построить контурные диаграммы зависимости этих волновых функций от положений электронов и Zg (z — [c.298]

На схеме уровней энергии (см. рис. 10, гл. 2) показаны основ ные процессы, происходящие с электронно-возбужденными состояниями в молекуле. Энергия электронного возбуждения различных состояний относительно основного отсчитывается от самых нижних колебательных уровней и изображается горизонтальными линиями. На этом рисунке показаны самые нижние возбужденные состояния синглетное. 1 (спины антипараллельны) и триплетное (спиньг параллельны). Прямые стрелки обозначают излучательпые переходы в молекуле, волнистые—безызлучательные. [c.15]