오쏘수소

요약 수소 분자의 미시적 존재상태이며 수소 분자 내에 있는 2개의 양성자가 가지는 핵스핀이 같은 방향에 있는 상태를 말한다.

수소 분자는 원자핵 2개와 전자 2개로 이루어지는 계(系)인데, 이 두 원자핵의 스핀 방향이 같은 방향인가 또는 반대 방향인가에 따라 두 가지 상태가 존재한다. 스핀의 방향이 같은 방향, 즉 평행인 수소 분자를 오쏘수소라 하고, 스핀의 방향이 반대 방향, 즉 역평행(逆平行)인 수소 분자를 파라수소라고 한다.

양자역학적 해석에 의하면 분자의 회전양자수가 다른데, 오쏘수소에서는 1, 3, 5,…로 홀수인 양자수, 파라수소에서는 0, 2, 4,…로 짝수인 양자수를 취한다. 오쏘수소-파라수소 사이의 전환반응속도는 작아서 성질이 다른 2종의 수소 분자처럼 행동한다. 보통 수소 1H₂는 이 두 수소 분자의 혼합물로서 설명되며, 상온 이상에서는 오쏘 대 파라의 비율이 대체로 3:1로 되어 있으나, 저온에서 열적평형이 성립되면 양자수 0인 상태, 즉 파라수소의 상태로 안정된다.