درباره اسپین توضیح بدید لطفأ!؟!

[Vanda]

باسلام
اگه میشه درباره اسپین یه توضیح ساده وکامل ارائه بدید

[sahehco]

سلام؛

اسپین در معنای لغوی چرخش است ودر شیمی اصطلاحی برای نشان دادن چرخش به دور هسته است.

البته حرکت چرخشی مولکولی در شیمی روتیشن(Rotation) نامیده میشود,اما معمولا چرخش الکترون به دور هسته را حرکت اسپینی گویند.

اسپین رزنانسی؛اسپین هسته ای؛اسپین الکترونی رزنانسی؛اسپینیسیتی؛و تشدید اسپین مواردی است که در علوم شیمی و فیزیک هسته ای مصطلحند.

[MRT]

در ادامه توضيحات مفيد دوست گرامي sahehco بايد بگويم :


دوران ميادين الكتريكي



الف - دوران ميدان الكتريكي الكترون فرضي با چرخش ( اسپين ) ، موافق چرخش عقربه‌هاي ساعت



همانطور كه ميدانيم الكترونها ساكن نيستند و حول محور فرضي خود با سرعت چرخشي بسيار بالايي در حال دوران هستند كه به اين حركت آنها اسپين گفته ميشود . اگر دوران الكترون را موافق چرخش عقربه‌هاي ساعت فرض كنيم و آن را از بالا بنگريم مشاهده ميشود كه :







1- اگر سرعت دوران ( سرعت زاويه‌اي ) الكترون را كم در نظر بگيريم ، خطوط ميدان تقريبا همانند شكل 1 خواهد بود

2- با افزايش سرعت دوران الكترون ، خطوط ميدان تقريبا به صورت شكل 2 خواهد بود

3 - و در نهايت با در نظر گرفتن سرعت دوران الكترون كه بسيار بسيار زياد ميباشد ، امتداد خطوط ميدان از مركز الكترون يا ميدان الكتريكي ، خارج و حول مركز به صورت دوايري تو در تو و پيوسته در مي‌آيد كه ميتوانيم آن را يك ميدان الكتريكي بسته و تا بينهايت در نظر بگيريم براي اينكه اين ميدان دايره‌اي شكل هيچ آغاز و پاياني ندارد البته اين پديده در برد كم و در جوار الكترون روي ميدهد و ميدان الكتريكي در خارج از دواير نيز موجود است البته خميده و رو به داخل ، همانند شكل زير .





ولي چنين به نظر ميرسد كه داخل و مابين دواير ، خلاء ميادين الكتريكي حاكم شده باشد . لازم به توضيح است كه دو شكل فوق نماي الكترون را از بالا نشان ميدهد و اگر آن را از پايين بنگريم مشاهده ميكنيم كه :





الكترون در حال چرخش مخالف جهت گردش عقربه‌هاي ساعت است و همچنين سمت و سوي ميدان الكتريكي آن ، مخالف حركت عقربه‌هاي ساعت شكل گرفته است كه ميتوانيم اين پديده جالب و شگفت انگيز را " انعكاس دوران ذرات و ميادين آنها در فضاي سه بعدي " تعريف كنيم زيرا شكل فوق همانند تصويری در آينه است . پس مسئله اسپين براي الكترون و در كل براي ذرات ديگر نياز به دقت فراوان دارد ، براي اينكه الكترون هر دو اسپين را بسته به ديد ناظر از خود نشان ميدهد و مسلما تمامي ذرات هم اينچنين رفتار ميكنند ، در حقيقت تمامي ذرات دوران و ميادين آينه‌اي در فضاي سه بعدي دارند . و با توجه به مطالب فوق ميتوانيم ساختار فيزيكي اتمها را توجيه نماييم .


الكترومغناطيس



همانطور كه ميدانيم ، هرگاه ميدان الكتريكي در فضا برقرار شود ، ميدان مغناطيسي عمود بر امتداد آن پديدار خواهد شد و برعكس آن نيز صادق است كه به مجموعه اين دو ميدان در فضا ، الكترومغناطيس گفته ميشود .






در شكل فوق نماي الكترون ( سطح دايره‌اي قرمز رنگ ) از پهلو و در حال دوران حول محور عمودي نشان داده شده است ، به گونه‌اي كه اگر از بالا به آن بنگريم جهت چرخش آن موافق جهت چرخش عقربه‌هاي ساعت خواهد بود . خطوط افقي سياه رنگ ، ميادين الكتريكي و فلش قرمز رنگ جهت ميدان الكتريكي از روبرو را نشان ميدهد كه در اين صورت جهت فلشهاي آبي رنگ ، جهت ميدان مغناطيسي تشكيل شده را نشان ميدهد . تصوير سه بعدي زير ، يك الكترون و ميدان مغناطيسي پيرامون آن را نشان ميدهد .






رنگ آبي به طور قراردادي بيانگر قطب S و رنگ قرمز بيانگر قطب N ميباشد . در اين وضعيت قطبين مغناطيسي الكترون از ديد ناظر همسو با قطبين مغناطيسي فعلي سياره زمين فرض ميشوند .

[COSMOLOGIST]

سلام و درود .

تعریف ساده ی اسپین در فیزیک (کوانتومی ) به این گونه است :

میزان انحراف ذره در میدان مغناطیسی که مقدار کوانتا دارد .

[saeedjafari]

با سلام
تو ادامه صحبتهای آقای مدیر
که بین 1/2- تا 1/2+ تغییر می کنه که اگه به سمت بال باشه + و اگه به سمت پایین باشه - است.

[livebee]

دوستان عزیز
اگر اسپین را جهت حرکت ذره در نظر بگیریم، آن‌گاه می‌توان گفت که 1/2 بودن اسپین الکترون به این معناست که الکترون در 2 جهت مختلف و معکوس هم، می‌چرخد. اما با توجه به این تعریف 1/3 بودن اسپین برخی ذرات زیراتمی را چگونه می‌توان توجیه کرد؟ (ذرات که نمی‌توانند در سه جهت عکس هم بچرخند، می‌توانند!؟) یا در مورد ذرات زیراتمی‌ای که اسپین آن‌ها عددی صحیح است مثلا عدد 0 یا 1 یا 2 است چه می‌توان گفت؟
البته برداشت دیگر این است که مثلاً اگر اسپین ذره‌ای 1/3 است، یعنی آن ذرات به صورت سه‌تایی در کنار هم قرار می‌گیرند و دو تا از آن‌ها به شکل هم جهت، و یکی خلاف جهت دوتای قبلی می‌چرخد. این تعریف جدید می‌تواند اسپین‌های کسری را توجیه کند، اما باز هم برای تعریف اسپین‌های صحیح در می‌ماند.
تعریف دیگری هم از اسپین ارائه می‌دهند که به نظر نمی‌رسد چندان درست باشد اما به هر حال شنیده‌ام که اسپین را به شکل یک جسم مربوط می‌کنند. یعنی جسمی با اسپین 1 با 360 چرخش، جسمی با اسپین 2 با 720 درجه چرخش و جسمی با اسپین 1/2 با 180 درجه چرخش به حالت قبلی خود باز می‌گردند و جسمی با اسپین 0 همیشه به یک شکل است. به هر حال بعید به نظر می‌رسد که اسپین درباره‌ی شکل الکترون و دیگر ذرات باشد و یا شاید من برداشت درستی از این قضیه نداشته‌ام.
اما چیزی که این وسط برای من تازگی داشت تعریف جناب کاسمولوژیست است.

میزان انحراف ذره در میدان مغناطیسی که مقدار کوانتا دارد .

کاسمولوژیست عزیز، می‌شود خواهش کنم درباره‌ی این تعریف کمی توضیح دهید تا شاید مشکل من برطرف شود؟

[COSMOLOGIST]

دوستان عزیز
اگر اسپین را جهت حرکت ذره در نظر بگیریم، آن‌گاه می‌توان گفت که 1/2 بودن اسپین الکترون به این معناست که الکترون در 2 جهت مختلف و معکوس هم، می‌چرخد. اما با توجه به این تعریف 1/3 بودن اسپین برخی ذرات زیراتمی را چگونه می‌توان توجیه کرد؟ (ذرات که نمی‌توانند در سه جهت عکس هم بچرخند، می‌توانند!؟) یا در مورد ذرات زیراتمی‌ای که اسپین آن‌ها عددی صحیح است مثلا عدد 0 یا 1 یا 2 است چه می‌توان گفت؟
البته برداشت دیگر این است که مثلاً اگر اسپین ذره‌ای 1/3 است، یعنی آن ذرات به صورت سه‌تایی در کنار هم قرار می‌گیرند و دو تا از آن‌ها به شکل هم جهت، و یکی خلاف جهت دوتای قبلی می‌چرخد. این تعریف جدید می‌تواند اسپین‌های کسری را توجیه کند، اما باز هم برای تعریف اسپین‌های صحیح در می‌ماند.
تعریف دیگری هم از اسپین ارائه می‌دهند که به نظر نمی‌رسد چندان درست باشد اما به هر حال شنیده‌ام که اسپین را به شکل یک جسم مربوط می‌کنند. یعنی جسمی با اسپین 1 با 360 چرخش، جسمی با اسپین 2 با 720 درجه چرخش و جسمی با اسپین 1/2 با 180 درجه چرخش به حالت قبلی خود باز می‌گردند و جسمی با اسپین 0 همیشه به یک شکل است. به هر حال بعید به نظر می‌رسد که اسپین درباره‌ی شکل الکترون و دیگر ذرات باشد و یا شاید من برداشت درستی از این قضیه نداشته‌ام.
اما چیزی که این وسط برای من تازگی داشت تعریف جناب کاسمولوژیست است.

میزان انحراف ذره در میدان مغناطیسی که مقدار کوانتا دارد .

کاسمولوژیست عزیز، می‌شود خواهش کنم درباره‌ی این تعریف کمی توضیح دهید تا شاید مشکل من برطرف شود؟

سلام و درود .

دوست عزیز

وقتی می گوییم که اسپین ، میزان انحراف ذره در میدان مغناطیسی است منظور این است که

ذره در میدان مغناطیسی در دو جهت انتخابی که روز اول بالا و پایین نام گذاری شده ( up , down ) منحرف خواهد شد و یا اصلا منحرف نخواهد شد .


این بالا یا پایین بودن ، اسپین را مشخص می کند که در برخی کتب با منفی و مثبت هم نمایش داده می شود ( اسپینور مثبت و منفی را به یاد آورید )
و اگر ذره در این میدان منحرف نشود ، اسپین ذره صفر خواهد بود .

اما

این اعدادی که شما گفتید
مقدار اسپین هستند و نه جهت آن

مقدار اسپین همان طور که گفته شد به میزان انحراف ذره در میدان مغناطیسی وابسته است
که برای ذرات فرمیون ها مقدار نمیه صحیح ( مثلا 1/2 ) دارد
و برای بوزون ها مقدار صحیح ( مثلا 1 یا 2 )


درود فراوان . . .

[vafapour]

اسپین (عدد کوانتائی چرخشی S)(The Spin Quantum Number)


می‌دانیم که از حرکت الکترون پیرامون هسته، نوعی میدان مغناطیسی بوجود می‌آید که به پیدایش عددهای کوانتومی مغناطیسی مختلف منجر می‌گردد و اینها جهت‌گیریهای اوربیتالها را در فضا نشان می‌دهند. حال باید این نکته را نیز مورد توجه قرار دهیم که چرخش الکترون به دور محوری از خود نیز میدان مغناطیسی دیگری پدید می‌آورد. واقعیت آن است که منشاء دقیق این میدان مغناطیسی شناخته نشده است، زیرا هرگونه اطلاعی از ساختمان درونی الکترون نداریم ولی می‌توانیم آن را مطابق شکل زیر به یک کره باردار که دارای حجم معینی است و به دور محور خود می‌چرخد، تشبیه کنیم.

حاصل این چرخش، ایجاد یک میدان مغناطیسی در حول خود می‌باشد. پس به هر الکترون مطابق این شکل، یک میدان و گشتاور مغناطیسی وابسته است.
عدد کوانتومی مغناطیسی به این نوع میدان و گشتاور مغناطیسی مربوط است و فقط می‌تواند دو حالت داشته باشد. زیرا که میدان مغناطیسی تولید شده می‌تواند با یک میدان مغناطیسی هم جهت باشد و آن را تقویت کند و یا با آن مختلف‌الجهت باشد و آن را تضعیف نماید. به عبارت دیگر چرخش الکترون به دور محور خود تنها در دو جهت امکان‌پذیر است. به همین دلیل دو عدد کوانتومی مغناطیسی اسپین برای هر الکترون قائل می‌شوند که معمولاً یکی را و دیگری را می‌گیرند.( . توجه شود که ما فقط یک نوع عدد کوانتومی اسپین با علامت داریم. ولی دو نوع عدد کوانتومی مغناطیسی اسپین داریم که یکیو دیگری است.)بدیهی است که مقدار این عدد کوانتومی برای الکترون وابسته به مقدار یا تغییرات سه عدد کوانتومی دیگر نیست. در صورتی که مشاهده شد که و به یکدیگر وابسته هستند.
در کل لغت در انگلیسی به معنای چرخیدن و عبارتست از گشتاور دورانی یک ذره روی خودش و مقدار آن برای ذرات بنیادی کاملاً مشخص و محدود می‌باشد و ارزش آن عدد کامل یا نیمه کاملی است. ذراتی که اسپین آنها نیمه کامل می‌باشد ( و غیره) نام داده می‌شوند و ذراتی که اسپین آنها عدد کامل است (1و2و3 و غیره) نامیده می‌شوند.
بنابراین الکترون و پروتون و نوترون که جزو دسته فرمیونها هستند، اسپین برابر با دارند.
بدیهی است که دو الکترون که در یک اوربیتال زوج شده قرار می‌گیرند، اعداد کوانتومی مغناطیسی اسپین مخالف یکدیگر داشته و به عبارت دیگر از لحاظ عددی یکسان و از لحاظ جهت مختلف هستند و بدین جهت یکدیگر را حذف می‌کنند (یعنی دیگر خواص مغناطیسی معمول را از خود نشان نمی‌دهند).
همچنین چون ارزش مقدار را تعیین و به نوبه خود ارزش مجاز را معین می‌نماید بنابراین، ممکن است ترکیبات بخصوصی از اعداد کوانتیک وجود داشته باشند. به عنوان مثال پائین‌ترین تراز انرژی اتم هیدروژن (حالت اصلی و پایدار) یعنی حالتی‌که در آن است را در نظر می‌گیریم. چون ارزش محدود به صفر واست بنابراین،نمی‌تواند بیشتر از یک مقدار داشته باشد و آن هم است. مقدار ارزش مجاز را تعیین می‌کند، نظر به اینکه به ازایمقدار معلوم می‌شود، لذا ارزش مجاز عبارتست ازو بالاخره هر چه مقدار و و باشد عبارتست از .
بدین‌سان اتم هیدروژن فقط به دو صورت می‌تواند در حالت اصلی و پایدار خود وجود داشته باشد که به ترتیب عبارت از ارزشهای و و و می‌باشد.


S m L n S m L n
0 0 1 0 0 1



ترکیبات دیگر متناسب با حالت تحریکی اتم هیدروژن است اگر الکترون تحریک شده (یعنی مقداری انرژی اضافی کسب کرده باشد) و به جای حالت اصلی و پایدار خود، در حالت تحریکی بسر برد اولاً شماره تراز آن تغییر خواهد کرد، مثلاً، الکترون با کسب یک کوانتا انرژی از تراز به تراز رفته است، ‌ثانیاً عدد کوانتائی سمتی (گشتاور زاویه‌ای) می‌تواند مقادیر بین صفر و را داشته باشد. لذا ارزشهای آن نیز به صورت زیر تغییر خواهد کرد:

اگر باشد تنها ارزش مجاز صفر است و نیز دارای ارزشهای می‌باشد و اگر باشد ارزشهای مجاز عبارتند از: 1 و 0 و 1- و باز برابر است. بنابراین، به هشت صورت مختلف الکترون اتم هیدروژن می‌تواند در حالت وجود داشته باشد. این هشت ترکیب اعداد کوانتیک، متناسب با یک انرژی می‌باشد، ترکیبات ممکن برای ترازهای دیگر (های مختلف) در جدول زیر گنجانده شده‌اند.

موقعی که الکترون اتم هیدروژن بیشتر تحریک شده است یعنی دو پیمانه انرژی کسب نماید به جای اینکه در تراز اصلی خود باشد در تراز قرار می‌گیرد؛ در این حالت ارزشمتناسب است با مقادیر 0 و 1 و 2 لهذا تعداد بیشتری ترکیب برای اعداد کوانتیک وجود دارد که عبارتند از 18.
با این ترتیب می‌بینیم که یک الکترون در اتم چهار نوع مشخصه یا آدرس دارد:
اول
شماره سطح اصلی انرژی که معرف فاصله الکترون از هسته و سطح انرژی آن است و آن را با یا نشان می‌دهند.
دوم
تراز فرعی ، ، و که معرف شکل اوربیتال و تراز فرعی انرژی است.
سوم
جهت‌گیری اوربیتال در فضا (مثلاً در امتداد محور ، یا ).
چهارم
کیفیت اسپین (حرکت وضعی) الکترون موردنظر در آن.


--------------------------------------------------------------------------------

http://Olympiad.roshd.ir/chemistry/content/pdf/0129.pdf