Вращательный момент электрон спиновый

Магнитные свойства появляются вследствие вращательного движения электронов, так как движущийся электрический заряд создает магнитное поле. При этом любая частица с неспаренным электроном (атом, ион, свободный радикал) уподобляется маленькому магниту. Движение электрона в атоме по орбите вызывает появление орбитального магнитного момента, а спин электрона создает спиновый магнитный момент. В этой сложной системе магнитных моментов суммарный магнитный момент равен нулю, магнитные свойства вещества не проявляются. Но они начинают проявляться в постоянном магнитном поле. [c.330]

Величины и направления вектора спинового вращательного момента электрона и его проекции приведены на [c.55]

Поскольку электрон имеет как орбитальный момент, так и спиновый момент, то общий момент частицы определяется обеими величинами, т. е. частицу можно характеризовать также суммарным вращательным моментом (см. далее). [c.51]

Так как вращение заряженной частицы сопровождается, как известно, возникновением магнитного поля, атомы обладают магнитными свойствами, зависящими от суммы орбитальных и спиновых вращательных моментов всех электронов, входящих в их состав. [c.149]

Существуют и более тонкие, но на самом деле требующие часто значительной энергии (иногда свыше 100 ккал) переходы к возбуждению, не сопровождаемые изменением ни первого, ни второго квантового числа, т. е. оставляющие атом формально в той же электронной конфигурации. В этих случаях нарушаются так называемые правила Гунда, необходимые для перевода атома в валентное состояние, т. е. изменяющие взаимные расположения в пространстве орбитальных и спиновых векторов вращательного момента. [c.87]

Роль вращения ядер определяется расстоянием между ближайшими вращательными уровнями. Случай а Гунда соответствует большой по сравнению с разностью вращательных уровней энергии связи орбитального и спинового моментов с осью молекулы. В этом случае роль вращения ядра можно учесть методами теории возмущений. Вначале рассматриваются энергетические состояния неподвижной молекулы. Тогда электронные состояния определяются моментом, образованным суммой Л и проекции спина на ось молекулы. Эта величина обычно обозначается буквой й, таким образом, Й = Л-(-5 . Если А З, то О пробегает значения Л 5, Л + 5—1,. Л — 5 если Л< 5. то Й = 5 + Л, 5- -Л—1,. ..,5 — Л. Следует отметить, что значение Л = О не может соответствовать типу связи а, так как в этом случае отсутствует связь орбитального движения с осью молекулы. [c.658]

После учета взаимного электростатического отталкивания электронов, зависящего от особенностей корреляции электронных движений при различных 5 и нужно принять во внимание магнитное взаимодействие орбитальных и спиновых вращательных моментов. Это спин-орбитальное взаимодействие зависит от векторной суммы 8 + 1. [c.90]

Ядерные эффекты в спектре урана. В атомных спектрах наблюдаются два типа ядерных эффектов 1) смещение линий и 2) их расщепление (так называемая сверхтонкая структура ), вызванное взаимодействием между ядерным спиновым моментом и вращательными моментами валентных электронов. [c.27]

Кроме орбитального вращательного момента, каждый электрон имеет, как уже указывалось выше, спиновый вращательный момент [c.154]

Выше было сделано предположение, согласно которому время, необходимое для выстраивания спинов в магнитном поле или для нарушения их ориентации при снятии поля, мало. Эти быстрые процессы называются процессами релаксации и характеризуются временем релаксации, определенным в разд. 10.2. Релаксация ядерных спинов определяется двумя различными процессами. В процессе спин-решеточной релаксации (время релаксации Т,) избыточная спиновая энергия превращается в тепловую энергию решетки. Под решеткой понимается окружение спинов. Колебательные, вращательные и поступательные движения атомов и молекул решетки вызывают появление флуктуирующего магнитного поля на ядре или неспаренном электроне. Это поле, обусловленное магнитными моментами ближайших атомов и молекул, имеет компоненты с частотой, необходимой для индуцирования переходов между состояниями аир. Величина Тг может быть определена в эксперименте со спиновой системой, выведенной из равновесного состояния действием внешнего электромагнитного поля, путем снятия поля и измерения времени, за которое отклонение заселенности уровней от их равновесных значений уменьшается в е раз. Значение Т1 изменяется от 10 до 10 с для твердых тел и от 10-- до 10 с для жидкостей. [c.503]

Молекула окиси азота N0 представляет как раз обратный случай. Она содержит один неспаренный электрон и обладает орбитальным моментом, направленным вдоль ее оси. Таким образом, основным состоянием ее является П. Сильная спин-орбитальная связь расщепляет его на два уровня с расстоянием между ними 120 слг" . Из них нижний — П1д диамагнитен,так как для него проекции спинового и орбитального моментов вдоль оси равны и противоположны по направлению, верхний уровень — Пз/, парамагнитен. Благодаря вращению молекулы он расщепляется на 2/ 1 вращательных подуровней с проекциями J на направление поля /г, /г, —Уг, — /2- Поскольку, согласно правилам отбора, для вращательных переходов АМ/ = 4 1, возможны три перехода между этими четырьмя подуровнями, которые и наблюдаются в спектре. На каждый из этих переходов накладываются спин-ядерные переходы, вызывающие расщепление линий вращательно-магнитной структуры на триплеты с расстоянием между ними 14,2 э, что значительно меньше, чем в N02 и свидетельствует о меньшей доле 5-орбиты в волновой функции неспаренного электрона [34]. [c.107]

Спектры атомов. При сообщении атому энергии изменяется по крайней мере одно квантовое число. Появляющиеся при этом сигналы относятся к видимой (800—200 нм) и рентгеновской (1 —10 А) областям спектра. В рентгеновской области спектра для аналитических целей используют сигналы, связанные с изменением главного квантового числа п. Интересные для аналитиков оптические спектры связаны в основном с изменением побочного квантового числа I (наряду с изменением и или т ). Ввиду большего разнообразия переходов оптические спектры имеют значительно большее число линий, чем рентгеновские. Если вырождение спинового момента электрона /Пз снимается внешним магнитным полем, то становятся возможными энергетические переходы с изменением т , дающие сигналы в микроволновой области (10 —10 Гц). Эти сигналы образуют спектр электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Атомное ядро подобно электрону может обладать собственным вращательным моменгом, ядерным спином. Воздействие внешнего магнитного поля также снимает его вырождение, что делает возможным энергетические переходы в области радиочастот (10 —10 Гц). Получающиеся при этом спектры называют спектрами ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Оба метода, ЭПР и ЯМР, относят к резонансной магнитной спектроскопии [c.177]

Спиновое число 8 отвечает полуцелому спину электрона или нуклона число п характеризует энергию частицы, которую можно измерить точно при любой одновременно измеряемой величине, подчиняющейся своему закону сохранения I — момент вращательного импульса частицы, а — проекция вектора момента импульса на произвольно выбранную координатную ось 2. [c.34]

Известно, что за образование химической связи, а равно и за ое преобразование в процессе химической реакции ответственны ня-лентные электроны атомов. Известно также, что одним из очень существенных свойств электрона является спин, или момент вращательного движения электрона, наглядно моделируемый обычно посредством маленького заряженного волчка. Но с вращательным движением заряда всегда связан замкнутый ток, образующий магнит, И, действительно, спину электрона соответствует магнитный момент, равный 0,9273-10 ° эрг-гаусс . Заслуга советских ученых состоит в том, что они нашли разгадку парадокса слабые магнитные воздействия, ничтожные по энергии, оказывают могучее влияние на химические реакции, изменяя спины неспаренных валентных электронов у атомов, входящих в свободный радикал пли ион-радя-кал, и снимая спиновые запреты. Это и открывает новые возможности управления химическими процессами не на энергетической, а на спиновой основе. [c.165]

Магнитные моменты молекул и ионов. Электроны, содержащиеся в электронном облаке атома, как и любой заряд, при движении создают магнитное поле. Поэтому любой электрон в атоме ведет себя как элементарный магнит и, следовательно, обладает спиновым магнитным моментом, обусловленным вращательным движением вокруг собственной оси, и орбитальным магнитным моментом (последний для электронов 8-орбиталей со сферической симметрией равен / / А нулю). [c.106]

В общем случае, когда молекула может иметь отличные от нуля моменты количества движения, электронные (орбитальный и спиновый) и ядерный (связанный с вращательным состоянием молекулы в целом), разрешены переходы, для которых квантовое число MJ проекции полного момента количества движения / молекулы (исключая ядерный спин) может изменяться на единицу [c.471]

Спектры ЭПР для жидкостей и растворов. Для большинства многоатомных молекул в основном электронном состоянии орбитальный момент количества движения электронов равен нулю. Для молекул (или молекулярных ионов) в жидкой фазе вращательное состояние не описывается волновыми функциями ротатора и не характеризуется моментом количества движения, обусловленным свободным вращением молекулы как целого. Единственным моментом количества движения, который может быть не равен нулю, как правило, является спиновый момент количества дви-л ения 5. [c.473]

После ряда открытий, в частности после обнаружения волновых свойств электронов и других микрочастиц, стало ясно, что теория Бора недостаточная. Она потерпела неудачу даже в попытке построения второго по сложности атома — атома гелия, состоящего из ядра и двух электронов. Она не смогла объяснить обнаруженной мульти-плетности (множественности) спектральных линий в атомных спектрах элементов. Например, спектральные линии щелочных металлов оказались дублетами с очень малым отличием длин воли линий, составляющих эти дублеты. Также линии серии Бальмера в спектре водорода не являются единичными и каждая расщеплена на две очень близко расположенные линии. Это объяснили Уленбек и Гоудсмит в 1925 г. допущением у электронов вращательного (веретенообразного)-движения, что обусловливает появление у них, кроме орбитального, еще спинового вращательного момента, а также спинового магнитного момента (спин — от английского to spin — вращаться). Ориентация спинового момента электрона в дйух противоположных [c.62]

Каждый внутриатомный электрон, кроме своей массы, заряда и энергии, зависящей в первую очередь от первого квантового числа, характеризуется вращательным моментом или моментом количества движения. При этом следует иметь в виду, что электрону сопутствуют вращения двух видов одно характеризуется движением вокруг атомного ядра, а другое отвечает некоему вращательному движению внутри самого электрона. Соответственно, и вращательных моментов у электрона два — орбитальный и так называемый спиновый . Последний термин происходит от английского слова spin , которое означает веретено и употребляется как символ ранее принимавшегося упрощенного представления об электроне как теле, вращающемся вокруг своей собственной оси наподобие веретена (о первом квантовом числе см. лекцию 8, стр. 77). [c.149]

В газовой фазе молекулы свободно вращаются. Это вращательное движение квантовано, и в микроволновом спектре можно обнаружить переходы между вращательными уровнями энергии, если молекула имеет постоянный электрический ди-польный момент. В таких молекулах вращательное движение приводит к возникновению магнитного момента, так как электроны не совсем жестко связаны в своем движении с ядерным остовом. Если у молекулы имеется магнитный электронный спиновый момент, то последний будет взаимодействовать с вращательным моментом по механизму диполь-дипольного взаимодействия. Влияние этого взаимодействия такое же, как и влияние днполь-дипольных взаимодействий между электронами в твердых телах. Однако это взаимодействие в газовой фазе не усредняется до нуля, поскольку векторы вращательного углового и магнитного моментов коллинеарны и фиксированы в пространстве. Из-за спин-вращательного взаимодействия газофазные спектры ЭПР оказываются весьма сложными (разд. 12-6). [c.234]

Вращение электрона вокруг собственной оси в отличие от вращения вокруг атомного ядра обозначают как (нем.) или spin (англ.). Оно определяется квантовым числом, уже упомянутым на стр. 145 и называемым спиновым квантовым числом s. Вращение электрона вокруг собственной оси вносит свою долю в магнитный момент атома, так как вращение электрически заряженного шарика вокруг собственной оси оказывает такое же действие, как электрический круговой ток. Правда, влияние спинового квантового числа s на магнитный момент атома, так же как влияние магнитного квантового числа т, обусловленного орбитальным моментом, проявляется только тогда, когда на атом действует внешнее магнитное поле. Однако, с другой стороны, вращение электрона вокруг собственной оси оказывает также влияние на вращательный импульс атома. Вследствие этого общий вращательный импульс атома и таким образом его энергетическое состояние зависят не только от орбитального квантового числа I, но также и от спинового квантового числа s. Из обоих чисел образуется так называемое внутреннее квантовое число j. Последнее всегда имеет положительное значение, а именно для I = О оно имеет только одно значение (] = 1/2), а для каждого / > О два значения, например j = 1з ж ) = 1/2 ддя I = 1. С позиций волновой механики также можно обосновать спиновое квантовое число s и его комбинацию с I, дающую квантовое число /, хотя объяснение спинового квантового числа S здесь несколько иное. Так как у щелочных металлов все -уровни, за исключением тех, для которых I = 0, делятся на два энергетических уровня, все линии в спектрах щелочных металлов, которые образуются за счет перехода на основной уровень 1 = 0, должны давать дублеты. Это и наблюдается в действительности. Расстояние между линиями дублета сильно возрастает с увеличением атомного веса. У желтой натриевой линии оно так мало (разница в длине волн 5,97 A), что для разделения этих составляющих требуется хороший спектроскоп. У цезия расстояние, однако, так велико, что обе синие линии цезия различаются даже при довольно слабой дисперсии (разница в длине волн составляет здесь 37,94 A для лежащего в инфракрасной области дублета первого члена главной серии цезия она составляет даже 422,4А). При переходах на более высокие уровни, чем основной, в эмиссионном спектре могут появиться более чем две линии, так как в этом случае не только исходный, но и конечный уровень разделяется на два уровня. В таких случаях говорят о сложных дублетах . [c.197]

Физика явления. Основное условие ирименения метода ЭПР — наличие в исследуемой системе несна-реиных электронов с соответствующими магнитными моментами (свободные радикалы, ионы-радикалы, парамагнитные ионы). Появление магнитных свойств обязано вращательному движению электронов. Движущийся электрич. заряд создает магнитное ноле. Поэтому любая частица, имеющая неспаренный электрон — будь то атом, ион, свободный радикал,— подобна маленькому магнитику. Движение электрона в атоме по орбите приводит к появлению орбитального магнитного момента. Вращение электрона вокруг собственной оси — спин, создает спиновый магнитный момент. В отсутствии внешнего магнитного поля все магнитные моменты частиц имеют хаотич. направление и одинаковую энергию Е ,. Поэтому в сложной системе магнитных моментов суммарный магнитный момент равен О, и магнитные микроскопич. свойства вещества не проявляются. В постоянном магнитном поле пространственная ориентация магнитных моментов не может быть произвольной. Они ориентированы таким образом, чтобы их проекции на направление цриложенного поля принимали лишь нек-рые определенные значения. [c.481]

Вид зависимости вращательного терма от квантового числа /, характеризующего полный момент количества движения, определяется для конкретного электронного состояния типом связи, имеющей место между векторами орбитального Ь и спинового 5 моментов электронов с [c.146]

Однако, кроме только что изложенного дополнения к классической теории, квантовая теория дает и нечто принципиально новое. Кроме орбитального момента двигающегося по орбите электрона, есть еще, спиновый момент вращающегося электрона. В то время как движение электрона по орбите в сущности соответствует амперовскому представлению о молекулярных токах, представление о вращении (собственном вращении) электрона, о спине, не находило места в классической теории, рассматривавшей электрон как заряженную массивную точку. Как уже говорилось на стр. 360, электрон можно рассматривать как вращающуюся массу, имеющую механический вращательный момент и вследствие наличия вращающегося заряда — также и магнитный момент. Из квантово-теоретического истолкования спектров следует, что при этом механический момент [c.410]

Влияние электронного спинл на вращательные уровни (спиновое расщепление) совершенно такое же, как и для двухатомных молекул (стр. 45 и сл.) то же самое относится и к взаимодействию электронного орбитального момента Л с вращением, что приводит, как и пренеде, к удвоению -mana, [c.90]

Как было показано в предыдущйх главах, многие особенности вращательного и колебательного движения молекул удается объяснить на основе классической теории взаимодействия света с веществом. В противоположность этому электронное движение и электронные спектры могут быть рассмотрены достаточно строго только в рамках квантовомеханических представлений. Согласно этим представлениям каждое состояние электронной оболочки молекулы характеризуется полными орбитальным Ь и спиновым 5 моментами количества движения. Ввиду наличия у двухатомной молекулы аксиальной симметрии, важное значение имеет проекция момента Е на выделенное направление, которая задается величиной соответствующего квантового орбитального числа Л. Электронные состояния молекул, которым отвечают значения Л=0, 1, 2, 3,. .., обозначаются соответственными символами 2, П, Л, Ф,. .. [c.65]

Задача состоит в одновременном описании изменения спиновых и пространственных координат реагентов с учетом связи этих изменений друг с другом. Взаимная диффузия радикалов пары, с одной стороны, определяет время между последовательными контактами РП, в течение которого и осуществляются синглет-триплетные переходы, а с другой стороны, случайным образом изменяет обменное и диполь-дипольное спиновое взаимодействие неспаренных электронов РП. Если обменное взаимодействие имеет анизотропный характер, то оно может модулироваться также и вращательной диффузией радикалов [33]. Поэтому состояние электронных н ядерных спинов РП в момент контакта радикалов зависит как от параметров, задающих спиновые взаимодействия, так и от траектории, проходимой радикалами в ходе их случайного блуждания в клетке . Спиновое состояние РП зависит не только от теплового движения партнеров пары, но может и само в общем случае влиять на характер случайных блужданий реагентов. На синглетном терме партнеры пары, как правило, притягиваются, а на триплетном — отталкиваются. Поэтому синглетные РП будут удерживаться в контакте дольше, чем триплетные. [c.37]

Как видно из формул (IX. 120)—(IX. 124), для расчета термодинамических функций идеального двухатомного газа при заданных ТиУ необходимо знать следующие молекулярные характеристики молекулярный вес газа М, момент инерции молекулы I, число симметрии молекулы о, частоту колебаний V, вырождение основного электронного уровня рд. Вообще говоря, требуются также сведения о первых возбужденных электронных состояниях. Если энергия возбуждения велика, обоснованно пренебречь ими, если нет — возбужденные состояния необходимо учесть при расчете Q . Спиновые характеристики ядер и аг при расчете практических термодинамических функций не учитываются. Источником сведений об энергиях электронных состояний являются электронные спектры молекул. Идентификация спектрально найденных уровней, определение их вырождения непосредственно связаны с квантовомеханическим рассмотрением. Частота колебаний определяется из данных об инфракрасных спектрах и спектрах комбинационного рассеяния. Изучение вращательной структуры спектров позволяет оценить момент инерции молекулы. Основой для определения момента инерции могут служить также данные радиоспектроскопических измерений. Если междуядерное расстояние г в молекуле известно (например, из электронографических измерений), момент инерции можем рассчитать по формуле I = цг , где = гпут Цт + тг). [c.256]