Ключевое различие между синглетным и триплетным состояниями заключается в том, что в синглетном состоянии наблюдается только одна спектральная линия, тогда как в триплетном состоянии спектральные линии разбиваются втрое.
Термины синглетные и триплетные состояния обсуждаются в рамках квантовой механики. Мы можем описать эти термины относительно спина системы, то есть атома. В квантовой механике спин - это не механическое вращение. Это понятие, которое характеризует угловой момент частицы.
Что такое синглетное состояние?
Синглетное состояние относится к системе, в которой все электроны спарены. Суммарный угловой момент частиц в системе такого типа равен нулю. Следовательно, мы можем сказать, что общее квантовое число спина s равно нулю (s=0). Кроме того, если взять спектр этой системы, то он показывает одну спектральную линию, поэтому и получил название «синглетное состояние». Более того, почти все известные нам молекулы существуют в синглетном состоянии, за исключением молекулярного кислорода.
Рисунок 1: Сравнение синглетного, дуплетного и триплетного состояний
Например, простейшей возможной парой связанных частиц, имеющей синглетное состояние, является позитроний, у которого есть электрон и позитрон. Эти две частицы связаны своим противоположным электрическим зарядом. Более того, спаренные электроны системы, имеющей синглетное состояние, имеют параллельную ориентацию спинов.
Что такое тройное состояние?
Триплетное состояние системы описывает наличие в системе двух неспаренных электронов. Суммарный угловой момент частиц в системе этого типа равен 1. Следовательно, спиновое квантовое число равно 1. Более того, это допускает три значения углового момента: -1, 0 и +1. Следовательно, спектральные линии, которые мы получаем для этого типа систем, разделились на три линии и, таким образом, получили название триплетного состояния.
Показаны три электронные конфигурации молекулярных орбиталей молекулярного кислорода O2. Диаграммы слева направо: 1Δg синглетного кислорода (первое возбужденное состояние), 1Σ+ g синглетного кислорода (второе возбужденное состояние) и 3Σ− g триплетного кислорода (основное состояние).
Кроме того, лучшим примером триплетного состояния является молекулярный кислород. При комнатной температуре этот молекулярный кислород дает трехкратное расщепление спектральных линий.
В чем разница между синглетным и триплетным состояниями?
Синглетное состояние относится к системе, в которой все электроны спарены. Принимая во внимание, что триплетное состояние системы описывает, что в системе есть два неспаренных электрона. Ключевое различие между синглетным и триплетным состоянием заключается в том, что в синглетном состоянии показана только одна спектральная линия, тогда как в триплетном состоянии спектральные линии разделены на три части.
Более того, еще одно различие между синглетным и триплетным состояниями заключается в том, что спиновое квантовое число синглетного состояния равно s=0, тогда как для триплетного состояния оно равно s=1. Кроме того, почти все известные нам молекулы существуют в синглетном состоянии, за исключением молекулярного кислорода. Принимая во внимание, что молекулярный кислород находится в триплетном состоянии.
Ниже на инфографике показана разница между синглетным и триплетным состояниями.
Резюме – синглет против тройного состояния
Мы можем обсуждать термины синглетное состояние и триплетное состояние как факты о мельчайших системах, таких как атомы. Ключевое различие между синглетным и триплетным состоянием заключается в том, что в синглетном состоянии отображается только одна спектральная линия, тогда как в триплетном состоянии спектральные линии расщепляются втрое.
