Isômeros spin do hidrogênio

Cada molécula de hidrogênio (H₂) consiste de dois átomos de hidrogênio ligados por uma ligação covalente. Se for negligenciado os traços de deutério e trítio que podem estar presentes, cada átomo de hidrogênio consiste de um próton e um elétron. O próton possui um momento magnético associado, o qual pode ser tratado como sendo gerado pelo spin do próton. Os spins dos dois núcleos de hidrogênio podem se ligar para formar um estado triplo (I = 1, α₁α₂, α₁β₂ + β₁α₂, or β₁β₂ for which M_I = 1, 0, -1 respectivamente – isto é o orto-hidrogênio) ou para formar um estado singular (I = 0, α₁β₂ – β₁α₂ M_I = 0 – isto é o para-hidrogênio). A taxa entre as formas orto- e para- é de aproximadamente 3:1 nas condições normais de temperatura e pressão - um reflexo da taxa de degeneração do spin, mas se o equilíbrio térmico entre as duas formas for estabelecido, a forma para- domina em temperaturas baixas (aprox. 99.95% em 20 K). Outras moléculas e grupos funcionais contendo dois átomos de hidrogênio, como a água e metileno, também possuem as formas orto- e para-, ainda que suas taxas difiram daquelas da molécula de di-hidrogênio.

Referências gerais

• Tikhonov V. I., Volkov A. A. (2002). «Separation of water into its ortho and para isomers». Science. 296 (5577). 2363 páginas. PMID 12089435. doi:10.1126/science.1069513 
• Bonhoeffer, Karl Friedrich; Harteck, Paul (1929). «Para- and ortho hydrogen». Zeitschrift für Physikalische Chemie B. 4 (1-2): 113–141  !CS1 manut: Nomes múltiplos: lista de autores (link)
• A. Farakas (1935). Orthohydrogen, parahydrogen and heavy hydrogen,. [S.l.: s.n.]