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mₛ = +1/2
mₛ = -1/2
Maximum 2 electrons per orbital (one of each spin)
Only two possible values: +1/2 (spin up ↑) and -1/2 (spin down ↓)
Der Elektronspin ist eine Form des intrinsischen Drehimpulses ohne klassisches Analogon. Das Stern-Gerlach-Experiment (1922) bewies erstmals die Spinquantisierung, indem es zeigte, dass ein Strahl von Silberatomen beim Durchgang durch ein inhomogenes Magnetfeld in genau zwei getrennte Bänder aufgespaltet wird — direkter Beweis dafür, dass das Elektron ein zweiwertig magnetisches Moment mit ms = +½ und ms = −½ besitzt.
Die Spinquantenzahl ist zentral für das Pauli-Ausschlussprinzip, das besagt, dass keine zwei Elektronen im selben Atom denselben Satz von vier Quantenzahlen teilen können. Da ms nur +½ oder −½ sein kann, kann ein Atomorbital (definiert durch n, ℓ und mℓ) höchstens zwei Elektronen mit entgegengesetztem Spin aufnehmen. Diese Anforderung bestimmt direkt die Elektronenkapazität jeder Unterschale und prägt die Struktur des Periodensystems.
Das durch ms entstehende magnetische Spinmoment ist für Paramagnetismus und Diamagnetismus verantwortlich: Atome oder Ionen mit ungepaarten Elektronen (deren ms-Beiträge sich nicht aufheben) sind paramagnetisch und werden von äußeren Magnetfeldern angezogen, während solche mit vollständig gepaarten Elektronen diamagnetisch sind. Der Spin ist auch die quantenmechanische Grundlage der NMR-Spektroskopie, der MRT-Technologie und spintronischer Bauelemente.
Die Spinquantenzahl ms kann nur +½ (Spin-up, ↑) oder −½ (Spin-down, ↓) betragen; dies sind die einzigen zwei quantenmechanisch erlaubten Spinzustände für ein Elektron.
Das Stern-Gerlach-Experiment (1922) schoss einen Strahl von Silberatomen durch ein inhomogenes Magnetfeld und beobachtete genau zwei abgelenkte Strahlen, was bewies, dass das Elektron ein intrinsisches zweiwertig magnetisches Moment besitzt.
Das Pauli-Ausschlussprinzip verlangt, dass keine zwei Elektronen alle vier Quantenzahlen teilen; da ms nur zwei Werte hat, kann jedes Orbital genau zwei Elektronen mit entgegengesetztem Spin (+½ und −½) aufnehmen.
Elektronen sind Spin-½-Teilchen (Fermionen); die Spinquantenzahl s = ½ ergibt 2s + 1 = 2 Zustände mit ms = +½ und −½, die aufgrund der fermionischen Spinnatur halbzahlig sind.
Hat ein Atom ungepaartes Elektronen, deren ms-Werte sich nicht aufheben, besitzt es ein Netto-Magnetmoment und ist paramagnetisch; sind alle Elektronen gepaart mit entgegengesetztem ms, heben sich die Momente auf und das Atom ist diamagnetisch.