Односпинновый атомарный водородный газ

[Svinks]

Здравствуйте, коллеги. У меня есть очень специфический вопрос, никак не могу на него найти ответ. Суть: имеется односпинновый атомарный газ водорода, будут ли его спины рекомбинировать для того, что бы могли образовываться молекулы водорода? Если да, то откуда берется на это энергия? Насколько это быстрый процесс? Можете порекомендовать литературу на эту тему и авторитетные статьи или учебники?

[Munin]

Svinks в сообщении #720435 писал(а):

Суть: имеется односпинновый атомарный газ водорода

В смысле, спины всех электронов одинаково ориентированы?

Как мне кажется. При упругом столкновении двух атомов спины могут изменить ориентацию по отношению к начальной (и таким образом, по отношению ко всем остальным атомам), для этого нужно всего лишь спин-орбитальное взаимодействие, берущее недостающий момент из углового момента сталкивающейся пары атомов. При этом, электроны не могут изменить взаимной ориентации спинов (с триплетной на синглетную), но это и не нужно - при следующем столкновении с новым атомом будет уже ненулевая вероятность синглетного состояния. С другой стороны, пока два атома вместе, они могут излучить фотон, и в этом случае электроны могут перейти из триплетного в синглетное состояние - при этом, пространственно они перейдут с разрыхляющей на связывающую орбиталь. Первый процесс энергии не требует, второй - извлекает её из разности энергий орбиталей (и потом тормозит разлетающиеся атомы, если они не сумели связаться в молекулу). Какой из них быстрее - не знаю.

[Svinks]

То есть односпиновый атомарный водород постепено превратится в молекулярный?
А односпиновые молекулы, например гидрид лития, будут изменять свой спин для образования между собой хим связей? Имеется в виду, что ядра водорода и лития и их валентные электроны у всех молекул гидридов одинаковые.

[Munin]

Svinks в сообщении #720675 писал(а):

То есть односпиновый атомарный водород постепено превратится в молекулярный?

Постепенно превратится в не-"односпиновый". А уж будет ли он превращаться в молекулярный - от температуры и плотности зависит.

Вообще при низких плотностях, например, как у межзвёздного газа, все эти процессы могут быть очень длительными. Численных оценок не скажу, увы.

[Svinks]

Узнать бы насколько это быстрый процесс, превращение односпиннового газа в обыкновенный

[GraNiNi]

Svinks в сообщении #720698 писал(а):

Узнать бы насколько это быстрый процесс, превращение односпиннового газа в обыкновенный

Если отталкиваться от этого:

Munin в сообщении #720565 писал(а):

При упругом столкновении двух атомов спины могут изменить ориентацию по отношению к начальной

То достаточно одного столкновения, а это примерно 10^-9 сек.

[Munin]

GraNiNi в сообщении #720728 писал(а):

То достаточно одного столкновения, а это примерно 10^-9 сек.

На самом деле не всё так просто. Спин-орбитальное взаимодействие - релятивистское, излучение фотона - тоже, так что тут могут быть какие-то малые коэффициенты. Но я их не могу оценить.

[Svinks]

Но это будет происходить очень быстро?

[Svinks]

Вот допустим у нас емкость где находится один орто водород, причем значение спина ядра и валентного электрона 1/2 у усех атомов орто-водорода. Вопрос, будет ли он в таком случаи рекомбинировать в молекулярный водород? Будет ли значение спина в.э. Из 1/2 превращатся в -1/2? Если да то за какое время? И неужели достаточно обычного нагревания или столкновения?

[ИСН]

В бытовом смысле - "мгновенно".

[Svinks]

А вот в установке Штерна гелаха, когда атомарный водород разбивается на 2 потока в неоднородном поле по спинам, пока они летят, атомарный водород будет рекомбинировать?

[Munin]

Svinks в сообщении #721315 писал(а):

Но это будет происходить очень быстро?

Раз я сказал, что не могу оценить, то и не поручусь, что быстро. А то бы я сказал, скажем, "быстрее секунды".

Svinks в сообщении #721532 писал(а):

А вот в установке Штерна гелаха, когда атомарный водород разбивается на 2 потока в неоднородном поле по спинам, пока они летят, атомарный водород будет рекомбинировать?

В потоке плотность очень мала, а время пролёта через экспериментальную установку - тоже мало. Скорее всего, не будет (или будет в пренебрежимой доле, или можно легко экспериментально добиться, чтобы в пренебрежимой).

-- 09.05.2013 18:22:37 --

P. S. ГеРлаха.

[Svinks]

Я ошибся, я думал орто водород название атома, а не молекулы. Мне важно знать, именно для односпинновых атомов изолированных от их собратьев с параллельным спином, будет происходить образование молекулы водорода?
То есть, сосуд, в нем одинаковые абсолютно атомы водорода, а значит по принципу запрета Паули они не должны образовывать химическую свзь между собой. Но как я понял, спин валентного электрона может изменится на антипараллельный за счет орбитального взаимодействия, температуры или столкновения с атомом или молекулой. А значит, такой идеально разделенный односпинновый газ атомарный, будет постепенно превращаться в молекулярный? То есть часть электронов изменят свой спин и будет поисходить реакция между атомами?

[Munin]

Svinks в сообщении #721590 писал(а):

Но как я понял, спин валентного электрона может изменится на антипараллельный за счет орбитального взаимодействия, температуры или столкновения с атомом или молекулой.

Нет, всё это одна причина: два атома сталкиваются (поскольку движутся при ненулевой температуре), и в процессе столкновения за счёт спин-орбитального взаимодействия (а не "орбитального"), спины обоих атомов меняются.

[Svinks]

А для односпинновых молекул, например гидрид лития будет происходить переориентация спина для образования хим связи в криссталическую решетку между собой? То есть, у нас 1 моль гидрида лития, в котором все атомы лития имеют спин 1/2, его в.э. -1/2, у всех атомов водорода спин -1/2, а в.э. 1/2?
Будет образовываться кристаллическая решетка? Будет гидрид находится в состоянии молекулярного гаа? Будут ли его атомы он рекомбинировать по спинам для образования межмолекулярных связей?