Орто и пара-состояния отношение статистических весов

Такое чередование интенсивностей в отношении 3 1 было наблюдено в спектре обычной молекулы водорода На. В основном состоянии молекула имеет Е -терм, и поэтому вращательные уровни с четным значением / должны быть симметричными, а с нечетным/—антисимметричными (сравн. с табл. 11). Найдено, что самыми интенсивными линиями в снектре являются те, для которых в основном состоянии / нечетно. Следовательно, антисимметричные вращательные уровни связаны с той формой молекулярного водорода, у которой два ядра имеют параллельные спины, т. е. 1 = 1. Для удобства обозначения принято называть состояние молекулы, у которой статистический вес в равновесном состоянии больше, трто-состояниямт, а состояния с меньшим статистическим весом—тара-состояниямт. Так, обычный молекулярный водород при нормальной температуре состоит из трех частей о/ то-водор6да и одной части пара-водо ода, причем пара-состояниям молекулы соответствуют только четные уровни, а о/ то-состояниям—только нечетные. Если бы отсутствовало взаимодействие между ядерным спином и остальными движениями молекулы, то переход между симметричными и антисимметричными уровнями был бы полностью запрещен. Другими словами, было бы невозможно изменить спин одного из ядер так, чтобы орто-состояние молекулы перешло в иаро-состояние, и наоборот. Существует, однако, обычно небольшое взаимодействие между магнитным моментом, связанным с ядерным спином, и молекулой в целом. Таким образом, имеется малая вероятность перехода между симметричными и антисимметричными уровнями. Но скорость обращения спина настолько мала, что в отсутствии катализатора чистый пя/)а-водород может продолжительное время сохраняться без перехода в о/ /гео-форму, хотя система при равновесии должна состоять из одной части, первой и трех частей второй. [c.223]

Газообразный водород может существовать в виде орто-водорода (спины ядер направлены в одну сторону) или пара-водорода (спины ядер антипараллельны). Различия между этими двумя формами достаточны для того, чтобы их можно было разделить с помощью газовой хроматографии. Взаимное превращение этих двух форм происходит медленно и обычно требует разрыва связи Н — И, хотя это превращение можно ускорить магнитными окисными катализаторами. В равновесии при комнатной или несколько более высокой температуре молярное отношение орто- и пара-форм равно 3 1. Это обусловлено тем, что орто-форме соответствуют три ядерных спиновых состояния, а пара-с рме — одно, вследствие чего орто-форма втрое более вероятна. Три состояния орто-формы возникают потому, что два параллельных ядерных спина вносят каждый по Уг в суммарный спин, равный, таким образом, единице и имеющий компоненты относительно внешней оси, равные —1, О и +1. У пара-формы суммарный момент равен нулю, так что возможна только одна компонента и, следовательно, только одно состояние. При очень низких температурах пара-( юрма преобладает в равновесии, так как при абсолютном нуле заселено только низшее вращательное состояние, а это состояние соответствует параводороду. При повышении температуры начинают заселяться и другие вращательные состояния, так что проявляется статистическое отношение весов (1 для пара- и 3 для орто-формы). [c.168]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология