氫的自旋異構體

正氫和仲氫是分子氫的兩種自旋異構體，這種異構現象是由於兩個氫原子的核自旋有兩種可能的偶合而引起的。正氫中兩個核的自旋是平行的，仲氫中兩個核的自旋則是反平行的。因此正氫的自旋量子數 J 相當於奇數值，仲氫的 J 則相當於偶數值。仲氫分子的磁矩為零，正氫分子的磁矩為質子磁矩的兩倍。

分子氫自旋異構體的示意圖，左為正氫，右為仲氫。

氫氣通常是正氫和仲氫的平衡混合物。室溫熱平衡態下，氫氣大約是75%正氫和25%仲氫的混合物。仲氫為低溫下的穩定物，不過這個平衡根據溫度變化進行的調節是相當緩慢的。為了加速平衡的建立，可以使用原子氫將氫氣活化，或使用催化劑。

參考資料

• 無機化學叢書，第一卷
• Tikhonov V. I., Volkov A. A. Separation of water into its ortho and para isomers. Science. 2002, 296 (5577): 2363 [2022-02-27]. PMID 12089435. S2CID 26190863. doi:10.1126/science.1069513. （原始內容存檔於2021-01-29）.
• A. Farkas. Orthohydrogen, parahydrogen and heavy hydrogen. The Cambridge series of physical chemistry. Cambridge, U.K.:CUP. 1935.