Магнитный спиновый спин

Как уже отмечалось, при образовании двухэлектронной химической связи происходит взаимная компенсация спинов (магнитных спиновых моментов каждой пары электронов. Этому соответствует резкое снижение собственного магнитного момента молекулы по сравнению с составляющими ее атомами, в которых находятся неспаренные электроны. Так, например, у атома водорода магнитный момент л=1р,в (магнетон Бора). При образовании молекулы водорода Нг магнитные спиновые моменты двух атомов взаимно компенсируются, так что (.1 = 0, [c.198]

Спиновое квантовое число, s может иметь только два значения + /2 и — /2 (это зависит от того, параллельно или антипараллельно магнитному полю, обусловленному движением электрона вокруг ядра, ориентируется магнитное поле спина электрона). [c.95]

Как известно [5], основное состояние ферромагнетика соответствует тому, что элементарные магнитные моменты (спины) всех атомов решетки одинаково ориентированы, образуя общий магнитный момент участка (домена) ферромагнетика. Состояние магнитного возбуждения связано с полным переворачиванием отдельного момента (спина) относительно всех остальных. Однако, как и в случае экситона, такое локализованное состояние возбуждения в системе одинаковых взаимодействующих атомов является неустойчивым, и роль элементарных возбуждений играют волны переворачивания магнитных моментов (спиновые волны), при которых состояние возбуждения как бы переходит последовательно от одного атомного слоя к другому. [c.78]

Проекция спина на некоторое выбранное направление 2 (например, на направление внешнего магнитного поля) определяется магнитным спиновым числом т , которое может принимать для одного электрона лишь два значения 1/2. Электрон также обладает магнитным моментом [c.289]

Поляризация спинов означает некоторую упорядоченность в их ориентации. Это может быть преимущественная ориентация в направлении (или против направления) постоянного внешнего магнитного поля. Это может быть и упорядоченность во взаимной ориентации спинов. Например, в условиях термодинамического равновесия в отсутствии внешнего магнитного поля спины в разбавленных парамагнетиках ориентированы во всех направлениях с равной вероятностью. Если включить постоянное внешнее магнитное поле, то в равновесии спины обнаруживают преимущественную ориентацию относительно внешнего магнитного поля, т.е. появляется равновесная поляризация спинов. Равновесную поляризацию спинов можно описать и в терминах населенностей спиновых состояний. Предположим, что дан ансамбль систем, содержащих протоны, и что взаимодействием между протонами можно пренебречь. Во внешнем магнитном поле спин каждого протона имеет два стационарных состояния, отвечающих проекции спина 1/2 и —1/2 на направление внешнего магнитного поля. Энергии этих состояний равны, соответственно, [c.76]

Магнитно-спиновые эффекты появляются благодаря двум обстоятельствам. Во-первых, имеется спиновое правило отбора для этого процесса. Суммарный спин двух триплетов может быть 5 = О, 1 или 2. Флуоресценцию дает синглетное состояние с 5 = 0. Значит, аннигиляция триплетов возможна только для таких пар триплетов, которые имеют 5 = 0. Во-вто-рых, два столкнувшихся в конденсированной среде триплета образуют пару, так что приведенная выше схема аннигиляции триплетов должна быть дополнена промежуточным состоянием пары триплетов [c.141]

S = 3/2 тушение триплета запрещено по спину. Вновь налицо все необходимые предпосылки для появления магнитно-спиновых эффектов в тушении триплетов, например, свободными радикалами. Отметим, что спиновая динамика в паре триплет -ь радикал приводит к поляризации электронных спинов радикалов [5]. [c.142]

Весьма похожие идеи лежат в основе метода ЯМР, в котором также наблюдаются переходы между расщепившимися в магнитном поле компонентами, обусловленными различными проекциями магнитных спиновых моментов ядер на направление поля, а тонкая структура таких спектров ЯМР связана с наличием межъядерного спин-спинового взаимодействия. Отметим лишь, что если метод ЭПР может быть применен к системам в состояниях с мультиплетностью, большей 1, то метод ЯМР пригоден для всех тех систем, в которых есть ядра с отличным от нуля спином ( Н, и др.). [c.402]

Влияние других магнитных ядер спин-спиновое взаимодействие. Взаимодействие между ядрами принимает простейшую форму в тех молекулах, которые содержат только два неэквивалентных магнитных ядра. Это условие соблюдается в случае фтористого водорода [c.30]

Спин ядра характеризуется ядерным спиновым квантовым числом I, которое может иметь значения, кратные /г- Например, спин протона составляет /21 спин ядра "В - /2. По отношению к определенному направлению в пространстве, в частности по отношению к внешнему магнитному полю, спин ядра может иметь лишь определенные квантованные ориентации, причем разным ориентациям соответствует разная энергия. В соответствии с квантовой механикой число разрешенных ориентаций равно 21+1, а расстояния между отдельными энергетическими уровнями, возникающими в магнитном поле, пропорциональны его напряженности. Переходы между отдельными уровнями могут происходить при поглощении квантов электромагнитного излучения, имеющих энергию, точно соответствующую разностям между этими уровнями. Обычно образец непрерывно облучается слабым радиочастотным излучением (частота порядка сотен МГц), а напряженность [c.469]

Системы со спином / = 1/2 в изотропной фазе. Многоквантовые спектры скалярно связанных спиновых систем в жидкостях содержат дополнительные сведения о топологии схемы энергетических уровней. Содержащаяся в них информация аналогична той, которая может быть получена из экспериментов по двойному резонансу. Это позволяет, например, определять относительные знаки констант связи, провести отождествление магнитно-эквивалентных спинов и дать [c.296]

При построении секулярного детерминанта удобно выбрать базисный набор, который отражает симметрию рассматриваемой системы ровно настолько, насколько это практически обосновано. Это уменьшает число матричных элементов, подлежащих вычислению. В данном случае оптимальный базис должен быть одновременно симметризован в соответствии с группами 8И п), К(3) и К(2) [см. цепочку (17.10)] или для частиц со спином 1/2 в соответствии с группами 81/(2) или Н(3) и К(2). Чрезвычайно простым для использования является базис спин-произведений, в котором каждая одночастичная функция представляет собой собственную функцию операций группы К(2), т. е. 2-компоненты углового момента. (Обозначим соответствующий оператор как Тг.) Для частиц со спином 1/2 такие функции связаны с магнитными спиновыми числами т5 12 и = = —1/2, т. е. являются спиновыми функциями аир. Функции, представляющие собой их простые произведения, не обязательно должны быть собственными функциями операций группы К(3) (т. е. квадрата полного углового момента, которому соответствует оператор Р), но из них легко построить линейные комбинации, являющиеся такими собственными функциями. Для системы из двух эквивалентных частиц со спинами 1/2, как, например, два протона в молекуле Нг, простые произведения спиновых функций таковы [c.356]

Квантовые числа электрона. Согласно квантовой механике, движение электрона в атоме описывается пятью квантовыми числами. главным п, побочным (орбитальным) 1, магнитным ш , спиновым 3 и проекцией спина (магнитным спиновым числом) ш . [c.88]

Каждый электрон характеризуется спиновым квантовым числом з. Спин — это чисто квантовое свойство электрона, не имеющее классических аналогов. Для всех электронов абсолютное значение спина всегда равно з = 1/2. Проекция спина на ось Ъ магнитное спиновое число т ) может иметь лишь два значения = +1/2 или = -1/2. [c.89]

Кроме того, электроны обладают существенными спиновыми магнитными моментами. Спин (англ. вращение) означает собственный момент количества движения микрочастицы, имеющей квантовую природу. Для объяснения физической сущности магнитных свойств материалов в первом приближении принято считать, что электрон вращается вокруг собственной оси как частица (см. рис. [c.240]

Для полного объяснения всех свойств атома в 1925 г. была выдвинута гипотеза о наличии у электрона так называемого спина (сначала в самом простом приближении — для наглядности — считалось, что это явление аналогично вращению Земли вокруг своей оси при движении ее по орбите вокруг Солнца). Спин — это чисто квантовое свойство электрона, не имеющее классических аналогов. Строго говоря, спин — это собственный момент импульса электрона, не связанный с движением в пространстве. Для всех электронов абсолютное значение спина всегда равно з = Уз. Проекция спина на ось г (магнитное спиновое число та) может иметь лишь два значения = -t-V2 или т = - /2. [c.26]

Одним из лучших примеров для демонстрации магнитных спиновых переходов является пример возбуждения состояния У" = 1 с энергией 10,2 МэВ в ядре Са при неупругом рассеянии электронов [11]. В чистой картине модели оболочек это состояние можно получить путем подъема одного из восьми валентных 7/2-нейтронов, находящихся вне замкнутого кора Са, на оболочку fs/2 путем М1-перехода с переворотом спина. В реалистическом оболочечном подходе фактическая волновая функция состояния 1 будет более сложной, однако в ней все еще доминирует нейтрон-дырочная компонента (f5/2f7/2 )- [c.424]

Существует еще один вид процессов, сопровождающихся поглощением или излучением квантованной, но еще меньшей энергии, которые связаны со спиновым моментом электронов и ядра. Известно, что под влиянием внешнего магнитного поля спины этих частиц могут ориентироваться параллельно или противоположно внешнему полю. Оба этих состояния отличаются, хотя и мало, по энергии, мз-за чего переход между ними связан с поглощением фотона очень малой частотой, т. е. с большой длиной волны. Изменение в ориентации электронных спинов соответствует поглощению или излучению в микроволновой области, а изменения, связанные с ядерными спинами — с еще более длинноволновой, радиочастотной областью. [c.154]

Существует космическое радиоизлучение с длиной волны 21 см. Источником его являются как раз атомы водорода излучение это связано с изменением ориентации магнитного момента, спина электронов, по отношению к спину протонов. Сочетанием в молекуле На ядер с одинаковыми или разными спинами, как вы помните, объясняется существование изомеров водорода. Эти самые спиновые переходы оказались весьма полезны для химиков. [c.200]

Примите во внимание следующее химическая эквивалентность не обязательно приводит к магнитной эквивалентности спин-спиновое взаимодействие с Р , и затрудненное вращение приводит к неэквивалентности обмен, таутомерию и т. д. [c.445]

Первое дополнительное взаимодействие, которое нам предстоит рассмотреть,-—это взаимодействие магнитного момента электрона с расположенными поблизости ядрами. В гл. 1 указывалось, что некоторые ядра обладают собственным спиновым моментом. Спиновое квантовое число / таких магнитных ядер принимает одно из следующих значений 72, 1, 7г, 2,. .., причем мультиплетность состояний ядерных спинов дается выражением 2/-Ы. Так же как и в случае электронов, с ядерным угловым моментом ядра связан магнитный момент. Спины и магнитные моменты некоторых обычных ядер собраны в табл. III. Отметим, что для всех ядер, у которых атомная масса и порядковый номер в периодической таблице четные, / = 0. Если порядковый номер нечетный, а атомная масса четная, то 1 — целое число если же атомная масса нечетная, то I — полуцелое число. [c.49]

Следует также отметить, что наряду с учетом эффективного магнитного поля спинов их влияние может оказаться существенным в динамическом смысле, т. е. через воздействие спиновых [c.184]

Для магнитного момента спина электрона появляется, однако, иное соотношение со спиновым угловым моментом. Отношение этих моментов примерно в два раза больше, чем для орбитальных моментов. Это обстоятельство можно выразить так -фактор для орбитального движения [c.790]

Спиновое квантовое число т, обусловлено вращением (спином) электрона вокруг собственной оси. При этом вращение может происходить как по ходу часовой стрелки, так и против (рис. 5). Соответственно, и спиновое квантовое число может принимать только два значения +7г и — /а, в зависимости от того, параллельно или антипараллельно магнитному полю, обусловленному движением электрона вокруг ядра, ориентируется магнитное поле спина электрона. [c.35]

Среди тяжелых магнитных ядер спин-спиновая связь с протонами более подробно изучена для изотопов Т1 ТГ и Hg 9 , обладающих спином ЧВ табл. 111-13 приведены характерные величины констант спин-спиновой связи Н Т1 и Н —Hg в различных органических соединениях. [c.141]

Свободные радикалы обладают магнитным моментом. Все электроны имеют спин, и вращающийся заряд возбуждает магнитное поле однако в обычных молекулах спины спарены, и магнитные поля электронов со спинами, направленными вверх , точно компенсируются полями электронов со спинами, направленными вниз . Так как радикал имеет нечетное число электронов, один спин остается некомпенсированным, и свободный радикал генерирует магнитное поле. Поэтому свободные радикалы притягиваются магнитными полями и один из методов доказательства наличия свободных радикалов в растворе состоит в том, чтобы обнаружить его парамагнитные свойства. К сожалению, этот метод недостаточно чувствителен и может обнаруживать только относительно большие концентрации радикалов. Гораздо более чувствителен метод электронного парамагнитного (или спинового) резонанса, для краткости называемого ЭПР. Этот метод основан на том, что в сильном магнитном поле спины неспаренных [c.248]

Интегральный эффект. Интегральный эффект ХПЯ или ХПЭ — это преимущественная ориентация ядерных спинов в продуктах реакции (или спинов неспаренных электронов в радикалах) в направлении внешнего поля или против него. Мерой интегрального эффекта химической поляризации может служить зеемановская энергия спинов, которая в термодинамическом равновесии отрицательна. Если в ходе химической реакции зеемановская энергия спина становится положительной, это означает, что в дальнейшем спиновая система может отдать накопленную в ней энергию. В этом случае на частоте магнитного резонанса спинов будет наблюдаться вынужденное излучение. Если же в ходе реакции зеемановская энергия спинов уменьшается, т. е. резервуар зеемановского взаимодействия спинов охлаждается, то для нагрева спиновой системы до температуры термостата нужно подвести дополнительно энергию. В этом случае в спектрах магнитного резонанса будут наблюдаться линии, отвечающие аномально большому поглощению. [c.89]

Следовательно, квантовые числа ли/ характеризуют энергию и симметрию электронного состояния. Уровни энергии, возникающие при расщеплении вырожденных состояний, характеризуются магнитным орбитальным квантовым числом т. Например, уровни, возникающие при расщеплении р-состояния, характеризуются значениями магнитного орбитального квантового числа О, —1 т = 2/ + 1. т. е. принимает целочисленные значения между +/ и —/. Последнее квантовое число, которое необходимо для описания состояния одного электрона, характеризует спин электрона — магнитное спиновое квантовое число 5 оно может принимать только значения +1/2 и —1/2. Как составить момент количества движения для многоэлектронных атомов и как охарактеризовать результирующий полный момент количества движения квантовыми числами Эти вопросы лучше всего рассматривать при построении периодической системы при помощи одноэлектронной модели. [c.63]

Ранее указывалось, что электрон обладает спиновым угловым моментом, а вследствие этого спиновым магнитным моментом. Спин может иметь две ориентации, обозначаемые а и (3, по отношению к некоторому выбранному направлению. Эти ориентации соответствуют проекциям углового момента nigli т = /г- Это значит, что спиновый магнитный момент может иметь две ориентации по отношению к приложенному магнитному полю. Энергия электрона в магнитном поле ограничена двумя значениями в соответствии с указан- [c.248]

На свойства диамагнитных веществ напряженность магнитного поля и температура не оказывают влияния. На парамагнитные вещества внешнее машитное поле пе влияет, но магнитная восприимчивость их зависит обратно пропорциопалыю абсолютной температуре. Это объясняется следующим образом, Каждая частица парамагнитного вещества обладает постоянным магнитным моментом, опр еделяемым числом неспаренных электронов. В отсутствие внешнего магнитного поля суммарный магнитный спиновый моме1 т равен нулю вследствие хаотического направления спинов, а нри наложении магнитного поля происходит ориентация спинов, атомов н молекул в магнитном поле. Повышение температуры ослабляет ориентацию во внешнем магнитном поле, и парамагнетизм уменьшается в соответствии с формулой (закон Кюри) [c.195]

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]

Таким образом, физический механизм магнитно-спиновых эффектов в химических реакциях состоит в том, что в элементарной стадии химической реакции при движении вдоль координаты реакции система проходит область вырождения диабатических термов и в тех случаях, когда время пребывания в этой области достаточно велико, так что 1, даже очень малые магнитные возмущения могут изменить канал реакции, маршрут движения вдоль координаты реакции. Например, сверхтонкое взаимодействие неспаренных электронов с протонами в органических свободных радикалах порядка 10 -10 рад/с. Это означает, что в области вырождения состояний реагенты должны провести 1-100 наносекунд для того, чтобы сверхтонкое взаимодействие успело эффективно смешать электронные термы, вызвать синглет-триплетные переходы. Именно такие условия реализуются, например, в спин-коррелированных РП, в бирадикалах, электрон-дырочных парах. Об этом будет вторая лекция. [c.12]

Спиновая динамика изучает временное поведение спинов электронов и ядер, динамику изменения спиноюй мультиплетности реагентов и продуктов и влияние мага, возмущений на спиновые запреты в хим. р-циях (см. Магнитно-спиновые эффекты). Эти эффекты интенсивно изучаются и столь перспективны, что данное направление X. ф. зачастую рассматривается как самостоятельное и наз. спиновая химия. [c.242]

Константы спин-спинового взаимодействия /, Гц. При введении этих данных необходимо учитывать знаки констант спин-спинового взаимодействия. В программах, ие предусматривающих учета магнитной эквивалентности, спин-сииновые взаимодействия между ядрами магнитно-эквивалентной группы можно задавать произвольно, в том числе и приняв их равными нулю. [c.201]

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) является радноспектроскопи-ческпм методом. Он основан на измерении поглощения веществом радиоизлучения определенной частоты вследствие энергетических переходов атомных ядер в сильном магнитном поле с одного магнитного энергетического уровня на другой. Сигнал ЯМР могут вызвать только ядра со спиновым квантовым числом, отличным от нуля. Ядра, не имеющие магнитного момента спина, например С, "О, непригодны для экспериментов по ЯМР. Наиболее удобны для ЯЛ Р-спектроскопии ядра, имеющие полуцелый спин, например н, ГР, з Р, 1 С, ГК. [c.57]

Расщепление уровней в триплетных состояниях вызывается взаимодействием между спиновым и орбитальным магнитными моментами (спин-орбитальное взаимодействие и магнитным взаимодействием спинов обоих электронов. В триплетных состояниях (1 ) (25)1 и других состояниях без орбитального момента расщепление отсутствует, так как нет выделенных направлений в атоме. В состоянии (15) (2р) и других состояниях с орбитальным моментом пЪявляется выделенное направление (направление углового момента), поэтому спиновые состояния, отличающиеся проекцией спина на это направление, будут отличаться [c.346]

Для молекул с атомными связями выполняется в общем правило Льюса при четном общем числе электронов общий магнитный момент молекулы равен нулю, при нечетном числе электронов момент равен 1,73 магнетона, т. е. соответствует магнитному спиновому моменту электрона. (Исключение из этого правила представляют молекулы О2 и N0). В кристаллических решетках, построенных из атомов или сильно деформированных ионов, соотношения оказываются болев сложными. Обнаруживающиеся в них влияния на парамагнетизм еще не выяснены окончательно. Предположение о том, что явления ферромагнетизма и антиферромагнетизма определяются взаимным магнитным сопряжением атомов, обусловленным атомными связями, простирающимися через всю кристаллическую решетку, кажется хорошо обоснованным. Ферромагнетизм проявляется, если существуют атомные связи с параллельными электронными спинами (в противоположность обычному случаю ). Проходящие через весь кристалл атомные связи с антипараллельными спинами обусловливают антиферромагнетизм. Во многих случаях на основании изучения магнитных свойств оказывается возможным сделать однозначное заключение о строении. Это следует показать на нескольких примерах. [c.341]

Константа пропорциональности y = q 2m называется гиромагнитным отношением. Если положить q равным заряду электрона е, то переход от углового момента к магнитному моменту осуществляется путем умножения на классический коэффициент —е12тс. В более общем случае у = —ge 2m , где ё — коэффициент, который надо вводить всегда, за исключением чисто орбитального момента. Каждому значению орбитального момента,, представляющему собой целое кратное от Й, соответствует орбитальный магнитный момент ек/4птс- Для электрона это отношение констант обозначается Р и называется магнетоном Бора (Р =9,2741 эрг/Гс) (см. табл. I в приложении Д). Однако для спина электрона (не имеющего классического аналога) значение -фактора очень близко к 2 (для свободного электрона ge = 2,00232). Компонента магнитного спинового момента электрона Цг вдоль направления магнитного поля Н равна [c.20]

Детальное изучение свойств атома водорода показало, что описание состояния электрона в атоме с помопц>ю трех квантовых чисел является недостаточным. Электрон имеет еше собственный магнитный и механический моменты, которые объединили общим названием спин и ввели в связи с этим четвертое квантовое число /Их — магнитное спиновое число, принимающее всего два значения + /2 и — /2. [c.31]