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Numero quantico si spin

Numero quantico di spin: definizione e spiegazione

Si è visto che i tre numeri quantici servono a indicare e a distinguere i diversi orbitali atomici.

Il numero quantico di spin è il quarto numero quantico.

Esso riguarda l'elettrone, viene indicato con la lettera ms e può assumere soltanto due valori: ms = +½ e ms = -½.

Nel novembre del 1925 due fisici olandesi, G.E. Uhlenbeck e S.A. Goudsmit, formularono l'ipotesi che l'elettrone avesse la possibilità di ruotare attorno al proprio asse proprio come fa la Terra.

L'elettrone (come qualsiasi altro sistema materiale) ruotando su se stesso produceva nello spazio circostante un effetto che fu rappresentato con un vettore (si tratta quindi di una grandzza vettoriale) la cui orientazione coincideva con l'asse di rotazione della particella.

Questa grandezza prese il nome di momento angolare di spin dell'elettrone o semplicemente spin dell'elettrone.

numero quantico di spin

Inoltre, poichè l'elettrone possiede anche una carica elettrica, il suo movimento a trottola gli conferiva un'altra proprietà, quella cioè di una minuscola calamita con polo nord e polo sud. Anche questa proprietà dell'elettrone fu rappresentata con un vettore che prese il nome di momento magnetico dell'elettrone.

Per descrivere l'orientazione del vettore di spin dell'elettrone, fu definito quindi un quarto numero quantico che, simboleggiato con ms, prese il nome di numero quantico di spin.

L'elaborazione matematica di Goudsit e Uhlenbeck, portò al risultato che affinchè fosse verificata la quantizzazione dell'energia dell'elettrone, erano permessi due valori per il numero quantico di spin: ms = +½ e ms = -½.

Ciò indusse a pensare che per l'elettrone fossero consentiti solo due versi di rotazione su se stesso: l'uno destrorso (da sinistra verso destra) e l'altro sinistrorso (da destra a sinistra) indicati di solito con i termini rispettivamente di "spin su" (↑) e "spin giù" (↓).

La definizione del numero quantico di spin comportò allora che per definire completamente lo stato di un elettrone di un atomo era necessario specificare i valori di tutti e quattro inumeri quantici (n, l, m e ms) valori numerici che, una volta assegnati, definivano uno ed uno solo stato stazionario; questo perchè due identiche quaterne di valori dei numeri quantici avrebbero descritto lo stato del medesimo elettrone.

Secondo il principio di esclusione di Pauli in un orbitale possono essere collocati al massimo due elettroni di spin opposto.

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