Multiplizität

Als Multiplizität wird in der Quantenmechanik die Größe 2S+1 bezeichnet, wobei S der Spin ist. Die Multiplizität gibt an, in wie viele verschiedene Raumrichtungen sich der Spin-Vektor bezüglich einer ausgezeichneten Achse (z. B. in einem Magnetfeld) einstellen kann (Richtungsquantelung).

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Beispiele:

• S=0, 2S+1=1: Singulett
• S=1/2, 2S+1=2: Dublett
• S=1, 2S+1=3: Triplett
• S=3/2, 2S+1=4: Quartett

Die meisten Moleküle befinden sich normalerweise im Singulett-Zustand.

Ein wichtiges Beispiel für ein Molekül, das im energetischen Grundzustand als Triplett vorliegt, ist Sauerstoff O₂, da hier zwei ungepaarte Elektronen vorhanden sind, deren Spins von je s=1/2 zu S=1/2+1/2=1 (2S+1=3) addieren.

Radikale mit einem ungepaarten Elektron liegen im Dublett-Zustand vor, z. B. Stickstoffmonoxid NO, Hydroxyl-Radikal, OH

Der Zahlenwert der Multiplizität wird in den häufig zur Kennzeichnung von Quantenzuständen von Atomen und Molekülen verwendeten Termsymbolen links hochgestellt angegeben, z. B. für Wasserstoffatome (H) im Grundzustand ²S_1/2 (Multiplizität 2).

Auswahlregeln, Interkombination, Interkombinationsverbot

Die Multiplizität spielt eine wichtige Rolle für die Auswahlregeln in der Spektroskopie. So erfolgen elektrische Dipolübergänge besonders gut, wenn die Multiplizität erhalten bleibt (erlaubter Übergang, z. B. Fluoreszenz aus dem ersten angeregten Singulett-Zustand in den Singulett-Grundzustand). Prozesse, bei denen sich die Multiplizität ändert (Interkombination, engl. intersystem crossing), sind verboten (Interkombinationsverbot), d. h. sie finden meist nur in geringem Ausmaß bzw. langsam statt, z. B. Phosphoreszenz (Übergang aus dem tiefsten angeregten Triplett-Zustand in den Singulett-Grundzustand).

Multiplizität in der Informatik

Die Multiplizität in der Informatik legt die mengenmäßige Beziehung zweier Klassen fest.

Siehe auch

• Termsymbol
• Richtungsquantelung
• Zeeman-Effekt
• Kernspinresonanz