A principal diferença entre estrutura fina e hiperfina é que em estruturas finas, a divisão de linha é resultado das mudanças de energia que são produzidas pelo acoplamento spin-orbita de elétrons, enquanto que em estruturas hiperfinas, a divisão de linha é um resultado da interação entre o campo magnético e o spin nuclear.
Normalmente, uma estrutura fina descreve a divisão de linhas espectrais de átomos que ocorre como resultado do spin do elétron e correções relativísticas para a equação de Schrõdinger não relativística. Por outro lado, uma estrutura hiperfina é resultado da interação entre um campo elétrico e magnético gerado internamente e o núcleo de átomos ou núcleos em moléculas.
O que é Estrutura Fina?
A estrutura fina é a divisão das linhas espectrais dos átomos como resultado do spin do elétron e correções relativísticas da equação de Schrõdinger não relativística. Este fenômeno foi medido pela primeira vez por Albert A. Michelson e Edward W. Morley em 1887 para o átomo de hidrogênio. A base para sua medição foram as teorias introduzidas por Arnold Sommerfeld. Estas medições levaram à introdução da constante de estrutura fina. A constante de estrutura fina é um número adimensional que é aproximadamente igual a 1/137.
Figura 01: Padrão de divisão de estrutura fina para deutério (resfriado)
Podemos dar a estrutura grosseira dos espectros de linha usando as previsões da mecânica quântica de elétrons não relativísticos sem spin. Por exemplo, em um átomo de hidrogênio, a estrutura bruta depende principalmente do número quântico principal, n. Um modelo mais preciso também usará efeitos relativísticos e de spin do átomo, que podem quebrar a degeneração dos níveis de energia do átomo de hidrogênio e levar à divisão das linhas espectrais. Podemos dar a escala da divisão da estrutura fina em relação à energia da estrutura bruta como (Za)2, onde Z é o número atômico e a é a constante da estrutura das aletas.
O que é Estrutura Hiperfina?
A estrutura hiperfina é a divisão dos níveis de energia em átomos, moléculas e íons devido à interação entre nuvens de elétrons e o núcleo. Normalmente, uma estrutura hiperfina surge nos átomos devido à energia do momento do dipolo magnético nuclear, que interage com o campo magnético gerado pelos elétrons e a energia do momento do quadrupolo elétrico nuclear no gradiente do campo elétrico. Isso acontece devido à distribuição de carga dentro do átomo.
Figura 02: Padrões de estrutura fina e hiperfina para um átomo de hidrogênio neutro
Da mesma forma, uma estrutura hiperfina em uma molécula surge devido aos efeitos da energia do momento de dipolo magnético nuclear e do campo magnético, mas também inclui a energia que está associada a diferentes núcleos magnéticos nas moléculas. Também inclui a interação entre os momentos magnéticos nucleares e o campo magnético gerado pela rotação da molécula.
Qual é a diferença entre estrutura fina e hiperfina?
Geralmente, uma estrutura fina descreve a divisão de linhas espectrais de átomos como resultado do spin do elétron e correções relativísticas para a equação de Schrõdinger não relativística. A principal diferença entre estrutura fina e hiperfina é que em estruturas finas, a divisão de linha é resultado das mudanças de energia que são produzidas pelo acoplamento spin-órbita de elétrons, enquanto que em estruturas hiperfinas, a divisão de linha é resultado da interação entre a campo magnético e spin nuclear.
A tabela abaixo resume a diferença entre estruturas finas e hiperfinas.
Resumo – Estrutura Fina vs Hiperfina
A estrutura fina é a divisão das linhas espectrais dos átomos que acontece como resultado do spin do elétron e correções relativísticas da equação de Schrõdinger não relativística. Enquanto isso, a estrutura hiperfina é a divisão dos níveis de energia em átomos, moléculas e íons devido à interação entre nuvens de elétrons e o núcleo. A principal diferença entre estrutura fina e hiperfina é que em estruturas finas, a divisão de linha é resultado das mudanças de energia que são produzidas pelo acoplamento spin-órbita de elétrons, enquanto que em estruturas hiperfinas, a divisão de linha é resultado da interação entre a campo magnético e spin nuclear.
