中間スピン状態

質問

スピン状態にはHS(high spin)とLS(low spin)状態がありますが、磁化測定や比熱測定からスピン状態を決定できるときいたのですが、それぞれどのようにしてわかるのでしょうか？また、中間スピン状態は磁化測定や比熱測定でHSやLSとどんな違いが現れるのでしょうか？いまいち理解できないのでご回答のほどよろしくお願いします。

回答No.1

leo-ultra · ベストアンサー

例としてｄ電子の軌道がｔとｅ準位に分かれて、
スピンを入れてｔが６重、ｅが４重に縮退している場合を考えましょう。ｔの方がエネルギーが低い。

ｄ電子が４個の場合にしましょう。
最初の３つの電子がエネルギーの低いｔ準位に入るところまでは同じですが、４番目も電子は悩んでしまいます。
電子同士はフント則から平行な向きに入りたいのですが、平行にはいるためにはｅ準位に入る必要があります。
ｔとｅ準位のエネルギー差があまりない場合、4番目の電子はｅ準位に入ります。（ＨＳ状態）
ｔ準位に電子３つ平行に↑↑↑、ｅ準位に１個↑で、
電子１個の磁化を1/2とすると、全体の磁化は２です。

ｔとｅ準位のエネルギー差が大きい場合は、４番目の電子はスピンを反平行にしてｔ準位に入ります。

↑↓↑↑なのでスピンの磁化の合計は磁化は2x1/2＝１です。

磁化を測って、試料の質量から化学式を用いてモル数を出せば、分子1個あたりの磁化がわかり、HSかLSかわかるはずです。

お礼

丁寧なご回答ありがとうございます。
確かに分子一個当たりの磁化がわかります。ありがとうございます。