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adf:spinpolarization

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自旋多重度

电子的自旋,如果不考虑相对论效应里面的自旋轨道耦合,那么电子的自旋就是一个守恒量,因此测量它的值的时候,沿着任何方向测量,都会有两种可能性:自旋向上和向下。不过所谓的向上和向下,都是相对的,并没有一个绝对的定义,用一个比喻来说明:当你身处太空的时候,你无法定义何为上、何为下。量子力学规律导致:无论在哪个方向测量,都会得到向上、向下两个值,绝对值为1/2。

很多分子体系里面,电子的自旋都互相抵消了,也就是所有的电子都配对了,例如水分子,里面10个电子有5个向上、5个向下。这样,整个分子的总的自旋就是0,这就是所谓的单重态,自旋多重度为1.

如果有两个电子没有配对,例如<chem>O2</chem>,总共16个电子,有7个是上下配对互相抵消的,剩下2个电子自旋朝同一个方向。这种情况下,测量自旋在某一个方向的分量的时候,会得到三个数字:1,0,-1。这就是所谓的三重态,也就是自旋多重度为三。一般如果不考虑自旋-轨道的耦合的话,自旋的值不影响整个分子的总能量,三种情况总能量是一样的,因此也是三重简并的态。所谓简并,指能量相等。

如果只有一个电子没有配对,例如-OH自由基,有9个电子,其中8个是上下配对互相抵消的,剩下1个电子自旋朝同某个方向。这种情况下,测量自旋在某一个方向的分量的时候,会得到2个数字:-1/2,1/2。这就是所谓的二重态,也就是自旋多重度为二。一般如果不考虑自旋-轨道的耦合的话,自旋的值不影响整个分子的总能量,两种情况总能量是一样的,因此也是二重简并的态。

很多过渡金属体系,自旋多重度很高,也就是很多电子的自旋没有配对。总的来说,有N个电子没有配对,自旋多重度就是N+1,也被称为N+1重态。

adf/spinpolarization.1481009547.txt.gz · 最后更改: 2016/12/06 15:32 由 liu.jun

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