Мультиплетность

(от лат. multiplex — многократный)

        число возможных ориентаций в пространстве полного Спина атома или молекулы. Согласно квантовой механике, М. χ = 2S + 1, где S — спиновое квантовое число (См. Квантовые числа). Для систем с нечётным числом N электронов S = ¹/₂; ³/₂; ⁵/₂,... и М. чётная (χ = 2, 4, 6,...). Для них возможны дублетные, квартетные, секстетные и т. д. квантовые состояния. Если N чётно, S = 0, 1, 2,... и М. нечётная (χ = 1, 3, 5,...) — возможны синглетные, триплетные, квинтетные и т. д. состояния. Так, для систем с 1 электроном (атом Н, ион H₂⁺, S = ¹/₂, χ = 2) получаются лишь дублетные состояния; с 2 электронами (атом Не, молекула H₂) — синглетные состояния (S = 0, χ = 1, спины электронов антипараллельны) и триплетные состояния (S = 1, χ = 3, спины электронов параллельны). Для N электронов максимальная М. (χ = N + 1) соответствует параллельному направлению их спинов.

         М. определяет кратность вырождения уровней атома или молекулы. 2S + 1 квантовых состояний, соответствующих уровню энергии с заданным S, отличаются значениями проекции полного спина и характеризуются квантовым числом M_s = S, S — 1,..., —S, определяющим величину этой проекции. Вследствие спин-орбитального взаимодействия (См. Спин-орбитальное взаимодействие) уровень энергии может расщепиться на χ = 2S + 1 подуровней (мультиплетное расщепление, приводящее к расщеплению спектральных линий, см. Тонкая структура).

         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 1 внешним электроном χ = 2, как и для атома Н; 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, характерны М. χ = 1 для основного и χ = 1 и 3 для возбуждённых уровней энергии; для свободных радикалов с одним электроном с некомпенсированным спином типична М. χ = 2.

         М. А. Ельяшевич.