МУЛЬТИПЛЕ́ТНОСТЬ

МУЛЬТИПЛЕ́ТНОСТЬ (от лат. multiplex – мно­го­крат­ный), чис­ло воз­мож­ных ори­ен­та­ций в про­стран­ст­ве пол­но­го спи­на ато­ма или мо­ле­ку­лы. Со­глас­но кван­то­вой ме­ха­ни­ке, М. рав­на $2S+1$ ($S$ – спи­но­вое кван­то­вое чис­ло). Сис­те­мы с нечёт­ным чис­лом элек­тро­нов и, со­от­вет­ст­вен­но, по­лу­це­лы­ми зна­че­ния­ми $S$ име­ют чёт­ную М., у сис­тем с чёт­ным чис­лом элек­тро­нов М. не­чёт­на. Макс. зна­че­ние М. для сис­те­мы с $N$ элек­тро­на­ми со­став­ля­ет $N+1$.

Вслед­ст­вие спин-ор­би­таль­но­го взаи­мо­дей­ст­вия уро­вень энер­гии мо­жет рас­ще­пить­ся на по­ду­ров­ни, чис­ло ко­то­рых рав­но М. Кван­то­вые со­стоя­ния этих под­уров­ней раз­ли­ча­ют­ся зна­че­ния­ми проек­ции пол­но­го спи­на. При чёт­ной М. воз­мож­ны дуб­лет­ные, квар­тет­ные, сек­стет­ные и т. д. кван­то­вые со­стоя­ния, при не­чёт­ной – синг­лет­ные, три­плет­ные, квин­тет­ные и т. д. со­стоя­ния. Так, для сис­тем с од­ним элек­тро­ном (атом $\ce{H}$, ион $\ce{H_2^+}$) по­лу­ча­ют­ся лишь дуб­лет­ные со­стоя­ния; с 2 элек­тро­на­ми (атом $\ce{He}$, мо­ле­ку­ла $\ce{H_2}$) – синг­лет­ные со­стоя­ния ($S=0$, спи­ны элек­тро­нов ан­ти­па­рал­лель­ны) и три­плет­ные со­стоя­ния ($S=1$, спи­ны элек­тро­нов па­рал­лель­ны). Рас­ще­п­ле­ние уров­ня энер­гии и кван­то­вые пе­ре­хо­ды ме­ж­ду по­ду­ров­ня­ми при­во­дят к воз­ник­но­ве­нию спек­траль­ных муль­ти­пле­тов.

Зна­че­ния М. 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 од­ним внеш­ним элек­тро­ном М. рав­на 2, как и для ато­ма $\ce{H}$; для уров­ней энер­гии слож­ных ато­мов с за­пол­няю­щи­ми­ся $p$-, $d$- и $f$-обо­лоч­ка­ми М. мо­гут быть вы­со­ки­ми (до 11). Для хи­ми­че­ски ус­той­чи­вых мо­ле­кул, имею­щих, как пра­ви­ло, чёт­ное чис­ло элек­тро­нов, ха­рак­тер­на М., рав­ная 1 для ос­нов­но­го и рав­ная 1 или 3 для воз­бу­ж­дён­ных уров­ней энер­гии; для сво­бод­ных ра­ди­ка­лов с од­ним элек­тро­ном ти­пич­на М., рав­ная 2.