Esistono due isomeri di spin diversi delle molecole diatomiche dell' idrogeno che differiscono per lo spin relativo dei loro nuclei. Nella forma ortoidrogeno, le rotazioni dei due protoni sono parallele e formano uno stato di terzina con un quantico di spin molecolare di 1 (1?2+1?2?2); nella forma paraidrogeno le rotazioni sono antiparallele e formano una singola con un quantico di spin molecolare di 0 (1?2-1?2?2). A temperatura e pressione standard, l' idrogeno gassoso contiene circa il 25% della forma para e il 75% dell' orto, detta anche "forma normale". Il rapporto di equilibrio tra ortoidrogeno e paraidrogeno dipende dalla temperatura, ma poiché la forma dell' orto è uno stato eccitato e ha un' energia maggiore della forma para, è instabile e non può essere purificata. A temperature molto basse, lo stato di equilibrio è composto quasi esclusivamente dalla forma para. Le proprietà termiche della fase liquida e gassosa del paraidrogeno puro differiscono significativamente da quelle della forma normale a causa delle differenze nelle capacità termiche di rotazione, come discusso più ampiamente negli isomeri di spin dell' idrogeno. La distinzione orto/para si verifica anche in altre molecole o gruppi funzionali contenenti idrogeno, come l' acqua e il metilene, ma è di scarsa importanza per le loro proprietà termiche.
Quanti isomeri di spin esistono?
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