Может ли существовать жидкий/твердый атомарный Водород?

[sergey zhukov]

Gilgamesh
Мне кажется, вы думаете так: вот разделили мы на установке атомы по их спинам в магнитном поле и теперь имеем колбу с "правыми" атомами, и колбу с "левыми". И правые с правыми не соединяются, как и левые с левыми. Только правые с левыми могут соединяться.

Так не будет. У вас в обоих колбах будут одни и те же атомы. Спин - это не заряд, который, если он положительный, то он вечно будет таким. Если отрицательный - тоже. Вот заряд - это действительно право и лево. Одно в другое никогда не перейдет. Со спином не так. Можете считать, что просто нет закона сохранения спина, такого же, как для заряда.

Ну, это про обычный водород. А если речь о Водороде, тогда другое дело.

[Dmitriy40]

Gilgamesh в сообщении #1493770 писал(а):

Ну возможно я ошибаюсь но я так помнил что если у атома Водорода (это и всех других элементов касается но сейчас речь о Водороде) у электронов одинаковые спины то они не смогут образовать ковалентные связи, это неверно?

Насколько я понимаю, запрет Паули относится к частицам (в частности электронам) лишь в одном и том же состоянии. Электроны в молекуле не обязаны быть в одном состоянии (иначе не было бы в природе возбуждённых молекул) и соответственно запрет Паули на них действует не всегда. Как он же не запрещает электронам сменить спин, тем более что это явно будет энергетически выгодно.
Так что похоже вы что-то путаете, про запрет Паули.
Ну и водород пишется с маленькой буквы.

[Pphantom]

Знаете, мне кажется, что уже пора подумать вот над какой простенькой идеей.

Известно, что самопроизвольная смена спина электрона в атоме водорода - явление весьма редкое, в обычных условиях им можно пренебречь. Если при этом атомы водорода с "неудачным" спином не собирались бы в молекулы, то эта неприятность происходила бы с каждой второй парой атомов, вследствие чего при многочисленных химических реакциях с образованием молекулярного водорода половина вещества бы этот молекулярный водород не образовывала. Это хоть сколько-нибудь похоже на правду? А если нет - что тут обсуждается уже на второй странице?

[Gilgamesh]

Emergency в сообщении #1493774 писал(а):

Mikhail_K
Вы совершенно правы. Электроны в молекуле водорода имеют противоположно направленные спины.

Значит для того чтоб атомы Водорода смогли соединяться (рекомбинация) абсолютно обязательной условием является то что электроны этих атомов имели противоположный спин, я все правильно понял?

StaticZero в сообщении #1493775 писал(а):

Thus the approach of two hydrogen atoms with parallel spins does not result in the formation of a stable molecule

Ну и отлично! Значит атомы у которых електроны с одинаковимы спинами не могут соединяться в молекулы.
Ну а теперь я хочу знать чтоб будет с таким атомарным Водородом если мы будем его охладить? Получим ли мы атомарный жидкий Водород?

StaticZero в сообщении #1493775 писал(а):

Представьте теперь, что на выходе аппарата Штерна--Герлаха отсортированный по "спину вверх" пучок напорется на какой-то чужой торчащий градиент магнитного поля, направленный в другую сторону. В зависимости от силы и направления градиента появится некоторое количество атомов, у чьих электронов которых будут разные спиновые поляризации, и какие-то молекулы всё-таки образуются.

Ну это не совсем хорошо, но думаю что кое-как отфильтровать (с помощью центрифуги например) атомарного и молекулярного Водорода все-таки можно.

sergey zhukov в сообщении #1493776 писал(а):

Мне кажется, вы думаете так: вот разделили мы на установке атомы по их спинам в магнитном поле и теперь имеем колбу с "правыми" атомами, и колбу с "левыми". И правые с правыми не соединяются, как и левые с левыми. Только правые с левыми могут соединяться.

Ну если бы такое было возможно то было бы еще лучше но это не обязательно. Просто вот допустим нужно чтоб получить атомарный водород у электронов которых спин будет одно и то же и следовательно рекомбинация не будет.
Вот нужен например агрегат который даст нам «левые» атомы и все. Если нужны «правые» атомы тогда будет второй, третий и т.д. агрегат.

sergey zhukov в сообщении #1493776 писал(а):

Со спином не так. Можете считать, что просто нет закона сохранения спина, такого же, как для заряда.

Где-то я читал что спин электрона в принципе может «переворачиваться» из-за того чтоб атомы (Водорода) движутся и их столкновение сможет таким образом воздействовать на спин. Но если точно помню такое явление не частое и медленно идет.

sergey zhukov в сообщении #1493776 писал(а):

Ну, это про обычный водород. А если речь о Водороде, тогда другое дело.

Кажется вы тут во втором предложении пропустили одно слово, что вы хотели там написать?

Dmitriy40 в сообщении #1493781 писал(а):

Насколько я понимаю, запрет Паули относится к частицам (в частности электронам) лишь в одном и том же состоянии. Электроны в молекуле не обязаны быть в одном состоянии (иначе не было бы в природе возбужденных молекул) и соответственно запрет Паули на них действует не всегда.

А как же насчет этого?

Цитата:

Thus the approach of two hydrogen atoms with parallel spins does not result in the formation of a stable molecule

Dmitriy40 в сообщении #1493781 писал(а):

Ну и водород пишется с маленькой буквы.

Я очень уважаю это элемент и потому написал так

Pphantom в сообщении #1493783 писал(а):

Если при этом атомы водорода с "неудачным" спином не собирались бы в молекулы, то эта неприятность происходила бы с каждой второй парой атомов

Ну и что? Думаю что атомы водорода с разнимы спинами быстро нашли бы друг-друга и соединились бы

[Pphantom]

Gilgamesh в сообщении #1493987 писал(а):

Ну и что? Думаю что атомы водорода с разнимы спинами быстро нашли бы друг-друга и соединились бы

Да, пожалуй. У меня рефлекторная привычка к низким концентрациям сработала.

[chislo_avogadro]

Gilgamesh в сообщении #1493987 писал(а):

Emergency в сообщении #1493774 писал(а):

Mikhail_K
Вы совершенно правы. Электроны в молекуле водорода имеют противоположно направленные спины.

Значит для того чтоб атомы Водорода смогли соединяться (рекомбинация) абсолютно обязательной условием является то что электроны этих атомов имели противоположный спин, я все правильно понял?

А что мешает электронам в молекуле иметь антисимметричную координатную волновую функцию? По крайней мере со стороны Википедии запрета нет.

[Emergency]

chislo_avogadro в сообщении #1493994 писал(а):

Значит для того чтоб атомы Водорода смогли соединяться (рекомбинация) абсолютно обязательной условием является то что электроны этих атомов имели противоположный спин, я все правильно понял?

Нет, неправильно.
Мое первое сообщение про проценты орто- и пара-водорода имело цель показать, что это интересный и исследованный вопрос, и что если указаны водороды с разными спинами ядер, но не указаны с разными спинами электронов, значит скорее всего они не обнаруживаются. Другой вопрос - почему не обнаруживаются. Либо для опытов используется водород в основном состоянии (для которого действует запрет Паули), либо молекул водорода с параллельными спинами электронов не существует, либо молекулы водорода с параллельными спинами электронов имеют очень короткое время жизни, а излучение от поворота спина почему-то не регистрируется.

В общем, вопросов больше чем ответов - надо смотреть публикации об экспериментах.

-- 25.11.2020, 17:11 --

Реакция молизации атомарного водорода протекает энергично, с образованием большого количества тепла, и иногда используется в сварочных горелках. Но это не те условия в которых можно изучать спины электронов в молекулах водорода.

[chislo_avogadro]

Emergency в сообщении #1494096 писал(а):

если указаны водороды с разными спинами ядер, но не указаны с разными спинами электронов, значит скорее всего они не обнаруживаются.

Да, вы правы, молекула с антисимметричной электронной координатной функцией невозможна, это состояние не имеет минимума энергии. Разобрано у Фейнмана в т. 8.

[sergey zhukov]

Gilgamesh
Я думаю, прежде всего нужно иметь ввиду, что не существует способа сделать атомы водорода "несоединимыми". Вот это главное. Дальше можно лишь углубиться в тему, почему это невозможно. Но все равно вывод будет таким - невозможно.

Поэтому преждевременно обсуждать, можно ли получить жидкий или твердый водород при охлаждении таких атомов.

[Gilgamesh]

Я вообще занимаюсь Нейронаукой и в моем работе физика и химия мне особенно не нужна, но данный вопрос меня "просто" интересует.

chislo_avogadro в сообщении #1493994 писал(а):

А что мешает электронам в молекуле иметь антисимметричную координатную волновую функцию?

Честно говоря не знаю что это такое

chislo_avogadro в сообщении #1494137 писал(а):

Да, вы правы, молекула с антисимметричной электронной координатной функцией невозможна, это состояние не имеет минимума энергии. Разобрано у Фейнмана в т. 8.

Тут?
http://www.t-z-n.ru/archives/tom8.pdf

Emergency в сообщении #1494096 писал(а):

либо молекул водорода с параллельными спинами электронов не существует

Да пусть не существует молекула водорода с параллельными спинами электронов. Можно взять молекулу водорода с параллельными спинами электронов, разложить на атомы и потом действовать (магнитный полем или другим методом, это тут не важно) на спины электронов чтоб они стали одинаковыми. Вопрос: такие атомы будут (сразу же) соединяться в молекулы или нет? Если соединяться то тогда все понятно. Если нет – можно смесь таких атомов потом охладить и получить жидкий атомарный водород?

sergey zhukov в сообщении #1494168 писал(а):

Я думаю, прежде всего нужно иметь ввиду, что не существует способа сделать атомы водорода "несоединимыми". Вот это главное. Дальше можно лишь углубиться в тему, почему это невозможно.

Ну так я как раз и хочу знать почему это невозможно, какой закон физики этого препятствует?

[sergey zhukov]

Gilgamesh в сообщении #1494191 писал(а):

Ну так я как раз и хочу знать почему это невозможно, какой закон физики этого препятствует?

Нет уж, это вы лучше скажите, какой закон физики препятствует атомам соединиться. Спины электронов не препятствуют, это факт. Почему - не важно. Не препятствуют.

Есть у вас еще какие-нибудь варианты других препятствий? Если нет, то стало быть, нет закона который не позволит атомам водорода при достаточно низкой температуре соединиться в молекулу.

[Gilgamesh]

sergey zhukov в сообщении #1494199 писал(а):

Нет уж, это вы лучше скажите, какой закон физики препятствует атомам соединиться.

Не знаю, я не физик