Спин параллельный и антипараллельный

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]

К каким же физически реализуемым системам можно применить изложенные выше представления Как уже сказано, они не применимы к обычным системам, так как необходимо ограничение значения энергии сверху. Однако иногда в обычных системах встречаются так называемые подсистемы, слабо взаимодействующие с основной системой и обладающие ограниченным числом уровней энергии. Слабое взаимодействие подсистемы с основной системой необходимо для того, чтобы тепловое равновесие между ними устанавливалось медленно. Если к тому же в пределах самой подсистемы тепловое равновесие устанавливается быстро, то можно говорить о ее температуре, отличающейся от температуры основной системы. Примером подсистемы может служить совокупность так называемых ядерных спинов — ядерных магнитиков — ионов лития в кристалле фторида лития. Простоты ради представим себе две возможных ориентации спинов в магнитном поле — параллельную с меньшей энергией и антипараллельную с большей (рис. VI.9). Обычно спинов с антипараллельной ориентацией много [c.209]

Известно, что наблюдается следующий порядок заполнения орбит 15, 25, 2р, 35, Зр, 45, Зс , Ар, а количество орбит каждого тппа составляет 5—1 орбита, р—3 орбиты, й—5 орбит, /—7 орбит. На каждой из перечисленных орбит в соответствии с принципом Паули может находиться один или два электрона. Последнее возможно, если спины электронов антипараллельны. Электроны могут находиться по два на устойчивых орбитах, однако если есть несколько незанятых орбит одного энергетического уровня, то спины электронов становятся параллельными электроны распределяются на максимальном количестве орбит. [c.341]

В 1927 г. немецкие ученые У. Гейт-лер и Ф.Лондон провели квантовомеханический расчет взаимодействия атомов водорода при образовании молекулы На-В результате приближенного решения уравнения Шредингера они вывели зависимость потенциальной энергии системы от расстояния между ядрами атомов водорода (рис. 13). При сближении двух атомов электроны с антипараллельными спинами притягиваются одновременно двумя протонами, поэтому потенциальная энергия системы уменьшается (кривая 1). При сближении двух атомов действуют не только силы притяжения, но и силы отталкивания. Два электрона отталкиваются друг от друга, то же наблюдается и для двух протонов. Силы отталкивания начинают преобладать при очень малых расстояниях между атомами. При некотором расстоянии между ядрами энергия системы минимальна. Система становится наиболее устойчивой, возникает химическая связь и образуется молекула водорода. Расстояние между ядрами в молекуле водорода Го (длина связи) равно 0,074 нм. При сближении атомов, у электронов которых спины параллельны, наблюдается только их отталкивание и энергия системы возрастает (кривая 2). Квантовомеханические расчеты показывают, что электронная плотность в системе при взаимодействии двух атомов водорода, имеющих антипараллельные спины электронов, максимальна в области, лежащей между ядрами [c.42]

При этом энергия электронов со спином, параллельным полю, оказывается меньше, чем у электронов с антипараллельными спинами, и последние стремятся переориентироваться в энергетически более выгодные состояния. Магнитная восприимчивость вещества за счет этого возрастает, и оно начинает проявлять парамагнитные свойства. [c.300]

Два электрона с противоположно направленными спинами называют антипараллельными, их обозначение f j. Два электрона с одинаково направленными спинами называются параллельными. Их обозначают стрелками, направленными в одну сторону . [c.36]

Следовательно, метод ВС в применении к молекуле Нг указывает на расщепление энергетических уровней. Потенциальная кривая, представляющая зависимость Е от межъядерного расстояния, имеет минимум, если С = С2, и не имеет минимума, если Сг — —Сг. Это значит, что в первом случае сближение ядер до расстояния, отвечающего минимуму потенциальной энергии, ведет к образованию устойчивой молекулы, а во втором случае устойчивое состояние в системе ядер и электронов не возникает. В устойчивом состоянии электроны имеют антипараллельные спины (синглетное состояние), в неустойчивой системе спины параллельны (триплетное состояние). [c.99]

СПИНЫ электронов параллельны 2 — спины электронов антипараллельны [c.47]

НОГО И равновесного водорода очень интересны. Они не только показывают, что свойства жидкостей зависят от состояния атомов ядер, но и демонстрируют характер наблюдаемых зависимостей. Из приведенных в табл. 27 данных следует, что параводород кипит при более низких температурах, чем нормальный водород. Теплота испарения жидкого параводорода меньше, а молярный объем больше, чем у нормального водорода. Хотя различия и невелики, они дают основания считать, что взаимосвязь между молекулами параводорода в жидкой фазе слабее, чем между молекулами ортоводорода. По всей вероятности, это вызвано различиями в магнитных взаимодействиях молекул. Магнитные моменты молекул орто- и параводорода отличаются за счет различий суммарных ядерных спинов и вращательных квантовых чисел. Спины протонов в молекулах параводорода антипараллельны. Они компенсируют друг друга и не вносят вклад в магнитный момент молекулы. При низких температурах почти все молекулы параводорода находятся на самом низком вращательном уровне, 7=0, поэтому магнитный момент молекул параводорода равен нулю, т. е. они немагнитны. Магнитный момент молекул ортоводорода всегда отличен от нуля, потому что ядерные спины параллельны и самый низкий вращательный уровень У = 1. [c.220]

На рис. 30 показана зависимость энергии молекулы водорода от межъядерного расстояния, образование молекулы водорода представлено сплошной кривой. Она состоит ИЗ двух ветвей притяжения аЬ и отталкивания Ьс атомов. В точке минимума силы притяжения уравновешиваются силами отталкивания. Равновесное расстояние го, т.е. расстояние от минимальной точки Ь до оси ординат, представляет собой длину химической связи, а отрезок от минимума кривой до оси абсцисс характеризует энергию связи или энергию диссоциации Ец молекулы водорода на атомы. При образовании молекулы водорода (рис. 30, сплошная кривая) спины электронов антипараллельны, а отсутствие химического взаимодействия (пунктирная кривая) характеризуется параллельностью электронных спинов. Это вытекает из анализа уравнения (IV.9) при перемене координат электронов с соблюдением принципа Паули. Уравнение (IV.9) можно записать в виде двух самостоятельных выражений [c.69]

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]

Ядра в атомах также могут иметь спин и, следовательно, вести себя как магниты. Поэтому неспаренные электроны в радикалах взаимодействуют с ядрами. Это влияет на энергию молекулы в целом. Результирующий эффект может быть проиллюстрирован очень наглядно на простом примере атома водо< рода, в котором имеется неспаренный электрон и ядро со спином й/2. И электрон, и ядро могут ориентироваться во внешнем магнитном поле. Благодаря отсутствию квантовых ограничений эти ориентации не зависят друг от друга, и каждый спин может быть либо параллельным, либо антипараллельным полю. Магнитное взаимодействие между протоном и электроном приводит к изменению энергии. Если спины параллельны, энергия повышается, если антипараллельны— понижается. Такое положение соответствует взаимодействию между двумя стержневыми магнитами, расположенными рядом друг с другом, соответственно, параллельно и антипараллельно. При переходе в спектре электронного парамагнитного резонанса ориентация спина электрона обращается, а ориентация спина ядра остается без изменения. Поэтому энергия взаимодействия меняет знак на обратный. Если первоначально протон и электрон имели параллельные спины, взаимодействие между ними уменьшало энергию перехода электронного парамагнитного резонанса если спины были антипараллельны — энергия перехода возрастала. Наблюдая спектр электронного парамагнитного резонанса большого числа [c.100]

Таким образом, разница в энергиях при спине, параллельном магнитному полю ( х) и антипараллельном этому полю [Е , составляет величину [c.201]

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]

Конфигурация основного состояния молекулы, подобной формальдегиду, согласно принципу Паули, является синглетным состоянием, т. е. спины обоих электронов на каждой орбитали спарены. При возбуждении один из электронов, ранее находившихся на одной орбитали, переходит иа другую орбиталь. Запрет Паули снимается, и теперь одной и той же электронной конфигурации орбиталей уже соответствуют два состояния синглетное (спины электронов антипараллельны, как в основном состоянии) и триплетное (спины электронов параллельны). Это означает, что каждое из возбужденных состояний, перечисленных на рис. 7, может быть либо синглетным, либо триплетным. На рис. 8 такая возможность показана для случая п,л - и л, л -состояний. Стрелками обозначены направления спинов электронов различных орбиталей. [c.25]

НЫМ ПОЛЯМ имеются достаточно простые точные соотношения для вероятности рекомбинации РП, которые были только что приведены. Поэтому для получения количественной информации необходимо использовать результаты теории, в которой учитываются все повторные контакты. В предельном случае континуальной диффузии рассмотрение только одного повторного контакта лишено физического смысла. Даже если диффузия радикалов происходит сравнительно крупными скачками, соизмеримыми с молекулярными размерами, учет всех повторных контактов может привести к результатам, которые существенно будут отличаться от результатов, полученных в приближении одного повторного контакта. Для иллюстрации этого положения рассмотрим в качестве примера рекомбинацию диффузионной РП с одним магнитным ядро г со спином 1/2, спин-гамильтониан которой дается (1.151). Используя (1.100) для разности населенностей состояний с ориентацией ядерного спина параллельно и антипараллельно магнитно.му полю, имеем [c.108]

Для 5—Г , Г+-переходов, индуцируемых изотропным СТВ, следует ожидать зависимости эффекта ХПЭ от номера компоненты сверхтонкой структуры спектров ЭПР радикалов [89]. Например, если распадается молекула с одним магнитным ядром со спином 1/2, то нз синглетного состояния переход в Г- разрешен только тогда, когда в 5 ядерный спин ориентирован антипараллельно внешнему полю. Для противоположной ориентации ядра в 5-сос-тоянии такой переход запрещен правилом сохранения суммарного спина электронов и ядра РП. В итоге компонента спектра ЭПР радикала, которая отвечает ориентации ядерного спина параллельно магнитному полю, должна поляризоваться, а на второй компоненте спектра никакой поляризации не ожидается. [c.133]

ИХ волновых функций показывают, что вероятность их нахождения в непосредственной близости друг от друга исключительно низка по сравнению со случаем антипараллельных спинов. Таким образо.м. кулоновское отта.ткивание снижается, если спины параллельны, поскольку злектроны пахо.чятся далеко друг от друга. Величина интеграла /С, зависит от то- [c.26]

Отметим, что заполнение электронами атомных р-орби-тал й одного подуровня происходит таким образом, чтобы их суммарное спиновое число было максимальным (правило Хунда). Суммарное спиновое число равно сумме всех электронов атома. Для атома углерода оно будет максимальным, если р-электронь1 имеют параллельные спины (т ) одного знака /а+ /г=1 или — /24-(— /г)=—I. Если спины электронов антипараллельны, суммарный спин равен нулю Vг-f(— /а)=0. Это условие впервые было сформулировано Хундом и известно как правило Хунда. Поэтому, изображая графически электронную структуру атома азота, мы помещаем по одному электрону в каждой ячейке [c.17]

Аналогичным образом, но несколько сложнее математически может быть решена задача об энергии МО в нейтральной (двухэлектронной] молекуле водорода На- Анализ приводит к схеме, изображенной на рис. 23.3,6. Как видно из этой схемы, при взаимодействии двух нейтральных атомов водорода образуется двухэлектронпая связывающая МО, так как емкость молекулярной о-орбитали в На равна двум электронам. Энергия двухэлектронной связи в молекуле Н равна 435 кДж, т. е. связь эта более чем в полтора раза прочнее одноэлектронной связи в ионе Н . Однако размещение двух электронов на одной МО в соответствии с принципом Паули возможно лишь в случае, если спины электронов антипараллельны (т = + /а, т1 = —Ч . Если же спины электронов двух взаимодействующих атомов водорода параллельны (т5 = - - /а, т5 = + /а), то один из них займет место на связывающей орбитали а другой—на разрыхляющей разр. как это показано на рис. 23.3, в. В этом случае энергия связи двух атомов водорода с параллельными спинами электронов равна нулю. [c.290]

Если мы будем рассматривать Вг как одну частицу, то ее суммарный спин / , очевидно, должен принимать значения О (спины ядер антипараллельны) или 1 (спины ядер параллельны), т. е. группа Вг существует либо как синглетное (5), либо как триплетное (Г) состояние. Ядро А, имеющее спин 1/2, находится в дублетном ( )) состоянии и связано то с гипотетическим ядром со спином, равным нулю, то с гипотетическим ядром со спином, равным 1. 1 — хорошее квантовое число, не изменяющееся в ходе ЯМР-экспернмента. В качестве еще одного правила отбора имеем условие Д/ = 0. Таким образом, спектр может рассматриваться как наложение двух подспект-ров, которые обозначаются А1/2В0 и А1/гВь являющихся абсолютно независимыми. Эти два подспектра могут быть рассмотрены как два неприводимых представления системы АВг. [c.175]

Для ферромагнитного состояния вещества характерно взаимно параллельное, расположение неспаренных спинов электронов, а для антиферромагнитного — расположение, при котором каждый спин окружен спинами, ориентированными антипараллельно по отношению к нему. Возможно существование и таких кристаллов, в которых одни электроны связаны между собой ферромагнитным взаимодействием, а другие — анти-ферромагнитным , но в целом вещество может проявлять ферромагнитные свойства. Такое состояние называют ферримаг-нитным. [c.206]

Ортоводород и параводород. Когда атомы, обладающие ядерным спином, образуют двухатомную молекулу, могут возникнуть два типа молекул с параллельными и антипараллельными спинами атомных ядер. На практике такие ситуации возникают при образовании молекул Нг, О2 и СЬ. С увеличением молекулярной массы различия в свойствах этих двух типов молекул уменьшаются, но у водорода эти соединения можно четко разделить. Их называют ортоводородом (0-Н2), если ядерные спины параллельны, и параводородом (п-Нг), если антипараллель-ны. Относительное содержание двух форм в равновесии подчиняется распределению Больцмана, и расчетные значения относительного содержания п-Нг при разных температурах хорошо согласуются с экспериментом (99,82 и 50,41% при 20 и 70 К соответственно). Наиболее существенно отличаются удельные теплоемкости (табл. 5.2), и относительное содержание двух форм определяют по теплопроводности. Используя различия в теплотах адсорбции, эти две формы водорода можно разделить на колонке с оксидом алюминия. [c.267]

Антиферромагнетизм впервые наблюдался Бизеттом, Сквайром и Цаем [45] на окиси марганца, хотя Неэль и Биттер [46] еще до этого произвели теоретический расчет антиферромагнитного состояния. Точно так же как ферромагнетизм характеризуется параллельным расположением электронных спинов, антиферромагнетизм характеризуется антипараллельным расположением спинов. Ферромагнетизм имеет место при положительном обменном интеграле / когда же обменный интеграл отрицателен, возникает антиферромагнетизм. Так как здесь в упорядоченном состоянии электронные спины расположены антипараллельно, то в точке Кюри восприимчивость будет достигать максимального значения, и ниже точки Кюри намагниченность будет уменьшаться. Эта закономерность дает наиболее простой метод для обнаружения антиферромагнетизма. Температурная зависимость намагниченности различных типов веществ показана на рис. 11. [c.198]

Спиновое квантовое число (обозначается т ).Сначала предполагалось, что это число связано с вращательным движением электрона вокруг собственной оси. Это как бы веретенообразное движение (англ. the spin — веретено). Вращение возможно как по часовой, так и против часовой стрелки. Поэтому спиновое квантовое число имеет только два значения, обозначаел1ые через -f-Vj и — Графически- это представляют в виде стрелок, направленных во взаимно противоположные стороны f или [. Электроны с одинаковым направлением спина (f f) называются параллельными, с противоположным направлением спина ( f) — антипараллельными. [c.30]

KNiFз, где катионы N1 + (конфигурация отделены друг от друга диамагнитными анионами фтора, расположенными на линии N1 —N1 [39,40]. Предположим для простоты, что в данном случае участвуют только три орбитали и четыре электрона две орбитали от двух ионов N1 +, занятые каждая одним электроном, и одна орбиталь 2р , занятая двумя электронами и локализованная на анионе Р . Основным орбитальным состоянием (ионной конфигурации) является либо спиновый синглет (рис. 8), если спины N1 +антипараллельны (а), либо спиновый триплет, если эти спины параллельны (б). Обсудим теперь, какие эффекты вызовет появление небольшой примеси возбужденных состояний в основных состояниях а и б. Такую возможность рассмотрел Андерсон [16] на простейшем примере переноса одного электрона с 2рг-орбитали иона Р" на наполовину заполненную гг-орбиталь одного из ионов с возникновением возбужденных состояний, которые могут быть либо орбитальными синглетами (в), либо триплетами (г). Это приводит к конфигураци- онному примешиванию состояний типа и т. п. В окисных [c.313]

В 1927 г. Гейзенберг [76] и Гунд [82] независимо друг от друга, исходя из принципов волновой механики, пришли к выводу, что чистый водород состоит из смеси молекул двух типов, различающихся только ориентацией их ядерных спинов. Когда ядерные спины параллельны, молекула называется ортоводородом, когда они антипараллельны, — параводородом. Через два года после этого Бонхёффер и Хартек [15], Эуккен и Хиллер [50] дали экспериментальное доказательство существования этих двух форм. При комнатной тедшературе обычный водород представляет собой равновесную смесь, состоящую из 25% пара- и 75% ортоводорода. При абсолютном нуле молекулы находятся на своем наинизшем энергетическом уровне с антипараллельными ядерными спинами, и стабильна только пара-форма. В отсутствие катализатора одна форма переходит в другую очень медленно. Иногда в качестве катализаторов применяются активированный уголь и препарат никель-кизельгура. [c.400]

Согласно квантовой теории, элементарные частищ характеризуются собственным механическим моментом - спином. Спин 5 может иметь 2 + I различных положений относительно направления внешнего поля. В молекуле водорода имеются два протона и два электрона, и спины их могут иметь либо параллельную, либо антипараллельную ориентацию [Ю] обычно в молекуле водорода спины всегда антипараллельны, что необходимо для ее образования.,Протоны могут иметь антипараллельную и параллельную ориентацию спинов в молекуле.. [c.10]

Возбужденное состояние хромофора может быть либо синг-летным (в котором оставшийся на уо-орбите электрон и возбужденный электрон имеют антипараллельные спины), либо три-плетным, когда у рассматриваемых электронов спины параллельны друг другу. Различие в энергии между сннглетным и триплетным состояниями для перехода сравнительно [c.111]

Для двухэлектронной системы, такой, как атом гелия в состоянии ls 2s , электроны в синглетном состоянии атома (спины антипараллельны) имеют тенденцию к совместному стягиванию, тогда как в триплетном состоянии (спины параллельны) наблюдается обратноеЭтот факт является не результатом действия сил [c.193]

На рис. 1.20 приведена рассчитанная для нескольких значений параметров РП поляризация ядра в продукте рекомбинацин РП в случае синглетного предшественника. По оси ординат отложено отношение разностей населенностей состояний с ориентацией ядерного спина параллельно и антипараллельно внешнему полю в условиях ХПЯ и в равновесных условиях. В [56] усреднение населенностей состояний РП проведено с помощью (1.125) и функции распределения повторных контактов (1.4) с параметрами р = 0,5 т=10 Из рисунка видно, что поляризация ядра зависит от знака константы СТВ, величины обменного интеграла и напрял енности магнитного поля. При отрицательных значениях константы СТВ и обменного интеграла поляризация ядра [c.122]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология