SpinMultiplikität

Spinmultiplikität bezeichnet die Anzahl der möglichen Spin-Zustände eines quantenmechanischen Systems, meist eines Atoms oder Moleküls, und ist ein Maß für den Gesamtdrehimpuls des Elektronenspins. Sie wird durch die Formel M = 2S + 1 festgelegt, wobei S der Gesamtdrehimpuls aller Spins im System ist. Die Spinmultiplikität gibt an, wie viele energetisch gleichwertige Spin-Zustände existieren.

Für geschlossene Elektronenpaarsysteme (alle Elektronen sind gepaart) gilt S = 0, und die Spinmultiplikität ist 1, man spricht vom Singulettzustand. Ist ein oder mehr ungepaarte Elektronen vorhanden, erhöht sich M entsprechend: Ein ungepaartes Elektron hat S = 1/2 und M = 2 (Doublett); zwei ungepaarte Elektronen mit parallelem Spin ergeben S = 1 und M = 3 (Triplet). Begriffe wie Singulett, Doublett, Triplet, Quartett usw. beziehen sich auf die Spinmultiplikität und geben eine grobe Einordnung des Zustands an.

Die Spinmultiplikität beeinflusst relevante Eigenschaften wie Spektren, Reaktivität und Stabilität von Zuständen. In der Spektroskopie bestimmen Spinregeln, welche Übergänge erlaubt sind (ΔS wird oft als grob ausgeschlossen). In der Quantenchemie und Molekülmodellierung wird die Spinmultiplikität als Eingabeparameter bei Berechnungen (z. B. DFT oder Wellenfunktionen) verwendet, da unterschiedliche Multiplikitäten zu unterschiedlichen Energien führen können. Phasenübergänge wie Spin-Crossover in Übergangsmetallkomplexen zeigen, wie sich Zustandsmultiplikität unter äußeren Einflüssen verändern kann.