Мультиплетность

Определение "Мультиплетность" в Большой Советской Энциклопедии

Мультиплетность (от лат. multiplex — многократный), число возможных ориентаций в пространстве полного спина атома или молекулы. Согласно квантовой механике, Мультиплетность c = 2S + 1, где S — спиновое квантовое число. Для систем с нечётным числом N электронов S = ¹/₂; ³/₂; ⁵/₂,... и Мультиплетность чётная (c = 2, 4, 6,...). Для них возможны дублетные, квартетные, секстетные и т. д. квантовые состояния. Если N чётно, S = 0, 1, 2,... и Мультиплетность нечётная (c = 1, 3, 5,...) — возможны синглетные, триплетные, квинтетные и т. д. состояния. Так, для систем с 1 электроном (атом Н, ион H₂⁺, S = ¹/₂, c = 2) получаются лишь дублетные состояния; с 2 электронами (атом Не, молекула H₂) — синглетные состояния (S = 0, c = 1, спины электронов антипараллельны) и триплетные состояния (S = 1, c = 3, спины электронов параллельны). Для N электронов максимальная Мультиплетность (c = N + 1) соответствует параллельному направлению их спинов.

Мультиплетность определяет кратность вырождения уровней атома или молекулы. 2S + 1 квантовых состояний, соответствующих уровню энергии с заданным S, отличаются значениями проекции полного спина и характеризуются квантовым числом M_s = S, S — 1,..., —S, определяющим величину этой проекции. Вследствие спин-орбитального взаимодействия уровень энергии может расщепиться на c = 2S + 1 подуровней (мультиплетное расщепление, приводящее к расщеплению спектральных линий, см. Тонкая структура).

Значения Мультиплетность для квантовых состояний атомов и молекул определяются электронами в незамкнутых оболочках, т. к. в заполненных оболочках спины электронов компенсируются. Для уровней энергии щелочных металлов с 1 внешним электроном c = 2, как и для атома Н; для уровней энергии сложных атомов с заполняющимися p-, d- и f-оболочками Мультиплетность могут быть высокими (до 11). Для химически устойчивых молекул, имеющих, как правило, чётное число электронов, характерны Мультиплетность c = 1 для основного и c = 1 и 3 для возбуждённых уровней энергии; для свободных радикалов с одним электроном с некомпенсированным спином типична Мультиплетность c = 2.
  Мультиплетность А. Ельяшевич.