氫的自旋異構體

正氫仲氫分子氫的兩種自旋異構體,這種異構現象是由於兩個原子的核自旋有兩種可能的偶合而引起的。正氫中兩個核的自旋是平行的,仲氫中兩個核的自旋則是反平行的。因此正氫的自旋量子數 J 相當於奇數值,仲氫的 J 則相當於偶數值。仲氫分子的磁矩為零,正氫分子的磁矩為質子磁矩的兩倍。

分子氫自旋異構體的示意圖,左為正氫,右為仲氫。

氫氣通常是正氫和仲氫的平衡混合物。室溫熱平衡態下,氫氣大約是75%正氫和25%仲氫的混合物。仲氫為低溫下的穩定物,不過這個平衡根據溫度變化進行的調節是相當緩慢的。為了加速平衡的建立,可以使用原子氫將氫氣活化,或使用催化劑

參考資料