Frage von sprasul07, 96

Was ist die Spinquantenzahl?

Expertenantwort
von indiachinacook, Community-Experte für Chemie, 58

Nicht so einfach. Ganz und gar nicht einfach.

Der Spin ist ein intrinsische Eigenschaft der Elementar­teilchen — die spinnen, weil sie nicht anders können. Manche haben eine Spin­quanten­zahl von s=½ (Elektronen, Quarks), andere von s=0 (Higgs) oder s=1 (Photon).

Auch zusammengesetzte Teilchen haben Spin, der sich irgendwie aus den Spins ihrer Kom­ponen­ten zusammen­­setzt (die Details spare ich mir). Das Proton besteht aus drei Quarks und hat s=½ (zwei Quark-Spins heben sich auf, der dritte überlebt).

Auch Atome können einen Spin haben, wobei man gewöhnlich den Spin der Elektronen meint — C und O haben 1, N aber 1½. Es gibt auch einen Kernspin, der ist je nach Isotop verschieden und spielt nur selten eine Rolle.

Die Regeln der Quantenmechanik sind kompliziert. Teilchen mit s=½ (also z.B. Elektronen) haben zwei „Ein­stellungs­möglich­keiten“ für den Spin (sehr grob gesagt: rechts herum und links herum). Das wird durch eine neue Quanten­zahl beschrieben, die mₛ heißt und die immer in Einser­schritten von −s bis +s läuft, im Fall eines Elektron also die Werte −½ und +½ an­neh­men kann.

Blöderweise nennt man dieses mₛ oft auch „Spin­quanten­zahl“, weil das echte s, das eigentlich so heißen sollte, beim Elektron immer gleich ½ ist und deshalb lang­weilig ist. Die Beziehung zwischen s und mₛ ist dieselbe wie die zwischen der Bahn­drehimpuls­quanten­zahl ℓ und der magne­tischen (Bahn­drehimpuls)­quanten­zahl mₗ, und eigentlich sollte mₛ als „magnetische Spin­quanten­zahl“ be­zeich­net werden.

Dieses mₛ braucht man oft beim Atombau, weil die komplizerten Additions­regeln für Spins über die mₛ-Werte gerechnet werden müssen. Außerdem sind sie für das Pauli-Prinzip wichtig, weil sich zwei Elektronen die sonst ganz gleich sind, in dieser Quanten­zahl unter­scheiden können.

Und was ist der Spin nun wirklich? Nein, das erkläre ich nicht. Aber jeder der Behauptet, daß sich da irgendetwas dreht oder die Elektronen in WIrklichkeit rotierende Kugeln sind, der hat es selbst nicht verstanden, oder er macht es wie der sprich­wört­liche Physiker, der sich Kühe als kugel­förmig mit isotroper Milch­verteilung vorstellt.

Antwort
von PWolff, 39

Im Elektronenschalenmodell einfach eine weitere Quantenzahl, die ermöglicht, dass sich zwei statt nur einem Elektron auf jeder Unterschale aufhalten können. (Pauli-Prinzip: Jede Kombination von Quantenzahlen kann von maximal einem Elektron angenommen werden.)

Da sich gleichartige Quantenzahlen immer um ganze Zahlen unterscheiden müssen und die Spinquantenzahl nur 2 Werte annehmen darf, bleiben hierfür nur die Werte +1/2 und -1/2 übrig.

Antwort
von MaxBohn, 47

Spin (von englisch spin ‚Drehung‘, ‚Drall‘) ist in der Teilchenphysik der Eigendrehimpuls von Teilchen. Bei den fundamentalen Teilchen,
die als punktförmig und nicht zusammengesetzt angesehen werden, kann er
nur quantenmechanisch verstanden werden. Hier hat er alle Eigenschaften
eines mechanischen Drehimpulses, nur wird er nicht durch die Bewegung einer Masse hervorgerufen.

Zitat nach Wikipedia, 17.01.2015

Antwort
von BernerKruemel, 35

die spinquantenzahl beträgt entweder 0,5 oder-0,5 und beschreibt doof gesagt ob sich das elektron links- oder rechtsherum dreht

Kommentar von mgausmann ,

Grr... ein Quantenphysiker würde jetzt in Tränen zusammenbrechen bei dieser Antwort... Nein, der Spin hat nichts, aber auch rein gar nichts mit einer sich drehenden (Elektronen-)Kugel zu tun...

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