オルト水素（読み）おるとすいそ（英語表記）ortho hydrogen

日本大百科全書(ニッポニカ)

オルト水素
おるとすいそ
ortho hydrogen

H₂分子のうち二つの水素原子の核スピンが平行である分子をいう。質量数1の通常の水素原子はスピン量子数1/2の核スピンをもち、これはあたかも小さな磁石のような性質を示す。この水素原子が2個結合した水素分子では、小磁石の向きが平行になる場合と、反平行になる場合の2種類の状態を生ずる。平行になる場合をオルト水素、反平行になる場合をパラ水素とよんで区別する。

　常温付近では統計力学的重率に従ってオルト水素とパラ水素との比は3対1になるが、低温になると、より安定なパラ水素の状態になろうとする。しかし、オルト、パラ間の変換速度は一般に小さく、常磁性物質を触媒にしないと促進されない。オルト水素とパラ水素の間には化学的な性質の差はほとんど認められないが、比熱にはかなりの差があり、たとえば100Kでのオルト水素の比熱6.3カロリー／モルはパラ水素の値0.33カロリー／モルの19倍にもなる。

［岩本振武］

オルト水素とパラ水素

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

オルト水素
オルトすいそ
orthohydrogen

水素分子を構成する2つの原子に属する陽子のスピンの向きが同じ向きにそろったものをオルト水素，互いに逆向きのものをパラ水素という。陽子がフェルミ統計に従うことから，オルト水素の回転量子数は奇数，パラ水素では偶数をとらなければならない。したがって，両水素の化学的性質は同じであるが統計的縮退度が違うため，低温での熱力学的性質が異なってくる。通常の環境ではオルト水素とパラ水素の間の移り変りは起りにくく，常温におけるオルト水素とパラ水素の比 (3対1) は，低温にしたときも維持されていると考えれば，低温の比熱が説明される。なお常磁性物質などを触媒にするとオルト水素とパラ水素の移り変りを速めることができ，十分に低温ではエネルギーの低いパラ状態だけの水素をつくることもできる。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典