Sprzężenie spinowo-orbitalne

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Sprzężenie spinowo-orbitalne (sprzężenie spin-orbita) – wzajemne magnetyczne oddziaływanie, pomiędzy orbitalnym a spinowym momentem magnetycznym. Pojęcie jest stosowane w mechanice kwantowej, spektroskopii i chemii koordynacyjnej.

Istota zjawiska[edytuj | edytuj kod]

Każdy elektron posiada własny spin, który determinuje spinowy moment pędu. Pozostają one w ciągłym ruchu, a ponieważ są obdarzone ładunkiem (ujemnym), to posiadają moment magnetyczny związany ze spinem. Zatem zachowują się jak miniaturowe magnesy, które orientują się w polu magnetycznym. Ponadto, każdy elektron posiada orbitalny moment pędu, zachowujący się jak obwód prądowy i związany z nim moment magnetyczny. Wzajemne oddziaływanie momentów pędu spinowego i orbitalnego nazywane jest sprzężeniem spinowo-orbitalnym.

Wielkość sprzężenia zależy od wzajemnej orientacji obu momentów magnetycznych. Orientacja tychże momentów, zależy wyłącznie od całkowitego momentu pędu elektronów, wyrażonego poprzez wektorową sumę orbitalnego i spinowego momentu pędu. Kiedy są one skierowane przeciwnie, całkowity moment ma niską wartość, natomiast gdy są niemal równoległe – wysoką.

Stała sprzężenia[edytuj | edytuj kod]

Obok efektu Jahna-Tellera, sprzężenie spin-orbita, ma wpływ na kształt związków kompleksowych (powoduje lekkie rozszczepienie poziomów), a w konsekwencji na obraz widm UV-Vis. Dobrą metodą do określenie rzeczywistej wartości rozszczepienia, spowodowanego przez oddziaływanie spin-orbita, jest wyznaczenie stałej sprzężenia (ζ). Opisuje ona rozszczepienie spektralne i mierzy się ją w cm-1. Rozszczepienie to odgrywa rolę jednak tylko w przypadku pasm o słabej intensywności, powstałych w wyniku przejść spinowo wzbronionych. Obliczenia kwantowe wykazały następującą zależność energii od stałej sprzężenia:

 E_{l,s,j} = {1 \over 2} h c \zeta [j(j+1) - l(l+1) - s(s+1)]
gdzie:

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  • Peter W. Atkins: Chemia fizyczna. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2001, s. 354-356. ISBN 83-01-13502-6.
  • S. F. A. Kettle: Fizyczna chemia nieorganiczna: na przykładzie chemii koordynacyjnej. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1999, s. 215-217. ISBN 83-01-12840-2.