自旋多重度

✍ dations ◷ 2025-07-16 12:42:37 #量子化学

在光谱学和量子化学中,能级的自旋多重度定义为2+1,其中是总自旋角动量。自旋多重度为1、2、3、4、5的状态分别称为单重态,双重态,三重态,四重态和五重态。

对于原子,自旋多重度通常等于总自旋相对于总轨道角动量的可能取向的数量,因此等于仅因自旋-轨道作用而导致能量差异的近简并能级的数量。

例如,碳原子的基态是3P态。上标3(读作三重态)表示自旋多重度2+1=3,因此总自旋量子数=1。这种自旋归因于两个不成对的电子依据洪特规则以相同的自旋方向填充简并轨道。组成三重态的三个状态沿着总轨道角动量方向的自旋分量分别为+1、0和–1,总轨道角动量为为1,如字母P所示。总角动量量子数的最值分别为+=2与-=0,每两个可能的之间相隔1,因此=2、1或0。

但是,仅当≤时,自旋多重度才等于自旋方向的数量。当>时,总角动量只可能有2+1个方向,范围从+到-。氮原子的基态为4S四重态,有三个不成对的电子,由2+1=4得=3/2。对于光谱符号为S的态,=0,因此只能为3/2,即使自旋多重度为4,该态也只有一个能级。

稳定的有机分子具有完整的电子壳层,没有不成对的电子,因此基态均为单重态。对于仅包含主族元素的无机分子也是如此。重要的例外是氧分子(O2)以及亚甲基卡宾(CH2)等卡宾。

然而,具有较高自旋的基态在过渡金属的配合物中非常普遍。晶体场理论提供了这种配合物自旋态的简单解释。

氧分子的HOMO(最高占据分子轨道)是一对简并的π*轨道。基态下,该能级被自旋同向的两个电子占据。因此,该分子基态下处于三重态。

而氧分子的第一激发态在π*能级具有两个自旋相反的电子,因此不存在自旋不成对的电子,是单重态,被称为单重态氧。

在有机化学中,卡宾是碳原子仅具有六个价电子的分子,因此不遵守八隅律。卡宾通常以其自旋多重性分为单线态和三线态。两者都有两个非键合电子,差别在于:在单线态卡宾中,这些电子以孤电子对形式存在并且自旋相反,因此没有净自旋;而在三线态卡宾中,这些电子具有自旋平行。

相关

  • 乔治二世乔治二世(George II of Great Britain,1683年11月10日-1760年10月25日),英国国王,汉诺威选帝侯。英国国王兼汉诺威选帝侯乔治一世与索菲亚·多鲁西亚的独子,以太子身份封威尔士亲王
  • 中古波斯语中古波斯语(中古波斯语:
  • 阿马多尔阿马多尔县(Amador County)是美国一个位于加利福尼亚州内华达山脉的县,县治为杰克逊。根据美国人口调查局2010年统计,共有人口38091,其中白人占85.79%、非裔美国人占3.87%、印第
  • 曼切堪猫曼赤肯猫,英文名称为:Munchkin,为自然基因演变的侏儒品种猫。 曼赤肯猫被视为矮猫(Dwarf Cat )的原始基因品种,有各色长短不同的皮毛,因基因排列组合,特征四肢矮短的短腿猫。曼赤
  • 马来属邦马来属邦(英语:Unfederated Malay States,马来语:Negeri-negeri Melayu Tidak Bersekutu,华语俗称“五州府”),是大英帝国于殖民时期在马来半岛的5个马来土邦的总称(包括玻璃市、吉
  • 战鸽快飞《战鸽快飞》(英语:Valiant),是一部由加里·查普曼(Gary Chapman)导演,美国博伟电影公司出品,最早于2005年3月20日在法国上映的动画喜剧片。故事讲述了在二战时,德国纳粹正一步步逼近
  • 武文德武文德(越南语:Võ Văn Đức/.mw-parser-output .han-nom{font-family:"Nom Na Tong","Han-Nom Gothic","Han-Nom Ming","HAN NOM A","HAN NOM B","Ming-Lt-HKSCS-UNI-H","Mi
  • 绞刑架下的报告《绞刑架下的报告》(),捷克作家尤利乌斯·伏契克的报告文学作品。1942年4月捷克斯洛伐克共产党中央委员伏契克,被叛徒出卖,遭到逮捕。1943年9月,在狱中伏契克用铅笔头在一张张碎纸
  • 1974-75球季英格兰足总杯1974/75球季英格兰足总杯(英语:FA Cup),是第94届英格兰足总杯,今届赛事的冠军是韦斯咸,他们在决赛以2:0击败富咸,夺得冠军。本届赛事继续在旧温布莱球场举行。韦斯咸击败次级联赛的
  • 糖糖Online《糖糖Online》(英语:),2019年台湾电视剧,入围“2020 第 55 届金钟奖电视类 迷你剧集奖”。本剧于2019年3月1日开镜,4月5日杀青。公视主频、公视+ 与 Netflix 将于11月16日播出。