スピン角運動量の合成則

質問

スピン角運動量の合成則についてお聞きします。

スピン角運動量の合成則とは具体的にはどのようなものでしょうか？
私は、酸素分子を例にあげると、
酸素原子のSの値は、S=0.1があるので、分子の場合は二つを足し合わせて

S=S+S,[S+S-1],[S+S-2},[S+S-3],・・・・から
S=２，１，０となると考えてるんですが、

これは正しいのでしょうか？

回答No.2

101325

> これは正しいのでしょうか？

正しいですよ。酸素分子の場合、実際には S=2 の状態は不安定で分子としては存在できないようですが、考え方としては合っています。

もう少し丁寧に言えば、S=1の原子とS=1の原子の組み合わせから、S=2,1,0の分子ができます。S=1の原子とS=0の原子の組み合わせからは、S=1の分子ができます。

http://131.104.156.23/Lectures/CHEM_462/462_Pictures/singlet%20oxygen%203.gif
↑の図の下側の3本のポテンシャル曲線は、S=1の酸素分子3Σg-とS=0の酸素分子(1Δgと1Σg+)の核間距離をゆっくりと伸ばしていくと、二個のS=1の酸素原子O(3P)に開裂することを示しています。それに対して1番上のポテンシャル曲線は、S=1の酸素分子3Σu-の核間距離をゆっくりと伸ばしていくと、S=1の酸素原子O(3P)とS=0の酸素原子O(1D)に開裂することを示しています。

> 原子のスピンと分子のスピンは全く別物です。

確かにふつうはそのように考えて問題ないことが多いのですけど、化学結合が切れるところまでポテンシャル曲線を描くような場合では、原子のスピンと分子のスピンを関連付けて示すことが多いです。

お礼

ありがとうございます。
酸素原子２つのスピンを単純に合成すると
S=2,1,0となるが、
酸素分子として存在する場合はS＝２では結合が形成されないため存在せず、
S=1,0の三重項酸素と一重項酸素ができるわけですね。

回答No.1

noname#160321

何を求めたいのか良く分りません。
原子のスピンと分子のスピンは全く別物です。
分子のスピンは通常の分子では一重項つまりS=0です。
ところが酸素分子のスピンは三重項つまりS=1になります。
S=0にするには直接、間接(増感剤を使用して)に光を当てて励起状態にせねばなりません。