Орбитальный с внешним магнитным полем

Поведение парамагнитной частицы с невырожденными орбитальными уровнями во внешнем магнитном поле показывает, что благодаря спин-орбитальной связи внешнее поле индуцирует слабое орбитальное движение. Это приводит к отклонению значения -фактора от чисто спинового значения и появлению пространственной анизотропии -фактора. [c.226]

Атомные ядра и электроны, имея определенный электрический заряд, могут обладать и некоторым магнитным моментом, причем у ядра он примерно на три порядка меньше, чем у электрона. Молекула как система, состоящая из этих заряженных частиц, также может -характеризоваться вектором магнитного момента, который связан главным образом с орбитальным и спиновым движениями электронов. Еще одной характеристикой молекулы является тензор магнитной восприимчивости. Этими свойствами и определяются явления, происходящие при нахождении молекулы в магнитном поле. К важнейшим физическим методам исследования, связанным с изучением результатов взаимодействия молекул вещества с постоянным и переменным внешними магнитными полями, относятся методы радиоспектроскопии ЯМР и ЭПР. [c.6]

Именно орбитальный вклад в магнитный момент частицы меняет условия резонанса, что проявляется в значении -фактора (Ланде), и это первая характеристика спектра ЭПР. Второй важнейшей чертой, содержащей большую информацию, является сверхтонкая структура спектра, обусловленная электрон-ядерным спин-спиновым взаимодействием. В спектрах ЭПР анизотропных образцов, содержащих парамагнитные центры с 5 1, может наблюдаться также тонкая структура, связанная с расщеплением спиновых уровней энергии в нулевом поле, т. е. без наложения внешнего магнитного поля. Определенную информацию несет ширина сигналов ЭПР. Сам факт наблюдения спектра говорит прежде всего о том, что хотя бы какая-то часть образца содержит парамагнитные частицы или центры, т. е. имеет неспаренные электроны. [c.55]

Таким образом, появление резонансных пиков при разных значениях индукции внешнего магнитного поля, когда развертка спектра проводится по полю при постоянной частоте, зависит прежде всего от -фактора. Поскольку это так и поскольку -фактор отражает характер спин-орбитального взаимодействия в системе, то в известном смысле чисто формально и условно этот параметр можно сравнивать с химическим сдвигом в спектрах ЯМР, хотя информативность "-фактора ниже. [c.58]

В поликристаллическом или замороженном стеклообразном образце из-за анизотропии спин-орбитального н диполь-дипольного взаимодействий даже в отсутствие внешнего магнитного поля (в ну- [c.63]

Существует теорема Крамере а, согласно которой у систем с четным число.м неспаренных электронов низшее по энергии состояние в нулевом поле соответствует т,з=0, как и показано на рис. П1.8, б для триплетного состояния молекул. Более высокие по энергии состояния из-за электростатического и спин-орбитального взаимодействия могут быть в отличие от случая, представленного на на рис. 1П.8, б, и не вырождены в отсутствие внешнего магнитного поля. Для анизотропных систем с нечетным числом неспаренных электронов при расщеплении в нулевом поле произвольной симметрии всегда существуют по крайней мере дважды вырожденные состояния. Это вырождение, называемое крамерсовским, снимается внешним магнитным полем, как показано на рис. П1.8, б для системы с электронным спином 5=1 и на рис. П1.9 для системы со спином 5 = 3/2. [c.64]

T. e. уровень является n-кратно вырожденным относительно орбитального (азимутального) квантового числа I. Как следует из (6.9), при данных nul для электрона возможно 21 4- I состояний, одинаковых по энергии, но с различными значениями квантового числа W.I (21 + 1 -кратное вырождение относительно т ). При воздействии на атом внешнего магнитного поля возникает так называемое пространственное квантование, проекция углового момента I на ось поля г принимает, согласно (6.6), всего 21 + 1 значений (рис. 2). Каждому положению / отвечает своя энергия, поскольку к энергии Е [c.27]

Малое различие мультиплетов. Этот тип магнетизма возникает, ели разность в энергиях между последовательными /-уровнями много меньше кТ. Спин-орбитальное взаимодействие здесь мало и им можно пренебречь. При этих обстоятельствах Ь и 8 будут взаимодействовать с внешним магнитным полем независимо дру эт друга, и [c.275]

Магнитное квантовое число гп1 определяет ориентацию подуровня в пространстве, которая не может быть произвольной. Электрон, как всякий электрический заряд, движущийся по замкнутому контуру, имеет собственный орбитальный магнитный момент. Величина проекции этого момента на одну любую ось координат во внешнем магнитном поле принимает определенные квантованные значения, которые и характеризуют расположение подуровня в пространстве. Каждый подуровень в уровне имеет столько вариантов ориентации, сколько значений имеет тл Для каждого подуровня с определенным значением I ГП1 имеет (2/+1) значений от +/ через О до —I. [c.31]

По классическим представлениям, взаимодействие внешнего магнитного поля со спиновым магнитным моментом электрона приводит к прецессии последнего вокруг направления внешнего магнитного поля. Через спин-орбитальное взаимодействие прецессирующий спиновый магнитный момент увлекает за собой орбитальный магнитный момент, индуцируя орбитальное движение в плоскости, перпендикулярной внешнему полю. Орбитальное движение вносит свой вклад в суммарный магнитный момент электрона, приводя к отклонению величины ё от да. При этом -фактор описывается следующим выражением [c.10]

Атомы, ионы или молекулы, содержащие только спаренные электроны, т. е. имеющие полностью занятые орбитали, обнаруживают диамагнитные свойства. Как видно из предыдущего раздела, атомы Са и ионы Са должны обладать диамагнитными свойствами, так как у них все электроны спарены. Большинство соединений обладают диамагнитными свойствами, потому что, как мы узнаем из гл. 7, их атомы обычно соединяются друг с другом связями, образуемыми электронными парами. Основной причиной диамагнетизма является то, что спиновые и орбитальные магнитные свойства спаренных электронов полностью компенсируются таким образом, электронная пара не реагирует на внешнее магнитное поле. [c.86]

Если у атома имеются неспаренные электроны, их спиновые и орбитальные магнитные свойства не компенсируются, и такие атомы оказываются парамагнитными. Во внешнем магнитном поле магнитные полюса атомов ориентируются подобно стрелке компаса в магнитном поле Земли. Атомы элементов с нечетными порядковыми номерами имеют по крайней мере по одному неспаренному электрону, но нередко у атомов гораздо больше неспаренных электронов, потому что в соответствии с принципом максимальной мультиплетности электроны по возможности распределяются по орбиталям одного подуровня поодиночке, а не парами. [c.86]

Удельная магнитная восприимчивость металлов %= 1/Нр, где р — плотность вещества, является довольно важным с химической точки зрения параметром. Когда парамагнитное вещество попадает во внешнее магнитное поле с напряженностью Н, у магнитных диполей (спиновые и орбитальные моменты электронов) появляется тенденция ориентироваться вдоль направления поля со степенью ориентации (интенсивность намагничивания единицы [c.75]

Электронное окружение атомов в молекулах в результате образования химических связей становится асимметричным. Это приводит к важным следствиям в отношении магнитных свойств вещества. Если в атоме электроны можно рассматривать как чисто диамагнитную систему, то в молекулах при наложении внешнего магнитного поля возникает слабый орбитальный парамагнетизм. Этот парамагнетизм эквивалентен дополнительному парамагнитному току электронов. Таким образом, константу экранирования ядра можно представить в виде суммы вкладов двух токов [c.63]

Помимо влияния на фактор спектроскопического расщепления, орбитальное движение может оказывать сильное влияние на спектр ЭПР, вызывая расщепление основного электронного состояния иона в твердом теле (0,01 —10 сж ) в том случае, если основное электронное состояние более чем дважды вырождено по спину. Этот эффект известен как расщепление в нулевом поле, так как он осуществляется в отсутствие внешнего магнитного поля и вызывает появление тонкой структуры в спектре ЭПР. Дальнейшее описание и примеры применения этого эффекта даны в разделе III, Б. [c.62]

Рассмотрение спин-орбитального взаимодействия и влияния внешнего магнитного поля на основное электронное состояние иона в КП позволяет оценить различные члены спин-гамильтониана уравнения (31). Кроме этих взаимодействий, следует также учитывать взаимодействие ядер парамагнитных ионов и ядер лигандов с облаком -электронов. Таким путем можно связать экспериментально определенные члены спин-гамильтониана с такими параметрами, как энергетические расстояния между уровнями иона в КП и величина переноса заряда между й-электронами и лигандами. [c.77]

Использование определенного таким образом гамильтониана позволяет получить (довольно сложным способом) вековые уравнения, модифицированные с учетом наличия внешнего магнитного поля. Проанализируем соответствуюшие выражения для орбитальных энергий / = а-)- /Р, вычисленные в рамках метода МОХ. Для циклических полиенов значения А/ определяются следующим образом ( штрихованные величины относятся к молекуле, помещенной во внешнее поле) [c.419]

Магнитный момент, связанный со спином электрона, наблюдается в системах, содержащих один или больше неспаренных электронов. Подобные системы притягиваются внешним магнитным полем, т. е. они являются парамагнитными. Однако в большинстве органических и неорганических соединений электроны спарены и магнитный момент, связанный со спином одного из электронов, компенсируется магнитным моментом второго электрона с противоположным направлением спина. Эти материалы являются диамагнитными, т. е. они испытывают со сто-ро ны внешнего магнитного поля слабое отталкивание, связанное с влиянием поля на орбитальное движение спаренных электронов. [c.172]

Диамагнетизм обусловлен влиянием внешнего магнитного поля на орбитальное движение электронов. Каждый электрон можно рассматривать как заряд, двигающийся по круговой орбите. Компонент внешнего поля в плоскости этой орбиты не влияет на этот заряд. Однако перпендикулярный компонент индуцирует дополнительное движение электрона с дополнительным магнитным моментом. По закону Ленца этот дополнительный момент всегда направлен точно против приложенного поля более того, он строго пропорционален полю. Следовательно, диамагнитная восприимчивость отрицательна и не зависит ни от Я, ни от температуры. Диамагнитная восприимчивость иа грамм-атом выражается как [c.52]

Здесь Е1 и Е2 — энергии основного и первого возбужденного кристаллическим полем орбитального уровней в см соответственно X — постоянная спин-орбитальной связи в см Н — внешнее магнитное поле и Г — абсолютная температура. При очень низких температурах обычно преобладает прямой процесс, а при относительно высоких температурах — комбинационный процесс однако обычно оба эти процесса изучают в области температуры жидкого гелия. [c.406]

Для атома с одним электроном сверх заполненной орбитали (например, N8), как и для водородоподобного атома, 5=1/2 и для J возможно всего два значения 2 = Ь 4 и J2 = — 1/3. При этом терм с данным Ь расщепляется вследствие спин-орбитального взаимодействия на два компонента (дублетный терм ) с J — Jl и J = J2 Разность энергий между ними равна той энергии, которую надо затратить для поворота спина в поле орбитального момента из одной ориентации в другую. Во внешнем магнитном поле (слабом) осуществляется пространственное квантование вектора У он ориентируется в поле 2У I способом. Вследствие взаимодействия с полем терм с данным значением в магнитном поле расщепляется на 2У -Ь 1 подуровней. В отсутствие поля все подуровни сливаются в один, т. е. у терма с данным / существуют 2/ - - 1 состояния с разной энергией. Число 2У -Ь 1 называют статистическим весом терма. Оно используется при вычислении электронной составляющей термодинамических функций атомарных газов и интерпретации атомных спектров. Для термов [c.40]

Отклонение -фактора Ag от чисто спинового значения, обусловленное спин-орбитальной связью, может быть как отрицательным, так и положительным. Оно тем больше по абсолютной величине, чем сильнее спин-орбитальное взаимодействие возрастает, например, с увеличением порядкового номера элемента, и чем меньше АЕ уровней, между которыми происходит переход. Приложенное внешнее магнитное поле Ввнеш индуцирует дополнительный орбитальный момент количества движения, а орбитальное движение [c.57]

В атомах и молекулах каждый электрон в процессе своего орбитального и спинового движения создает магнитное поле и характеризуется жагныгньш жоленгож = (/71,+1), где — множитель Ланде, характеризующий относительную величину зее-мановского расщепления уровнен энергии атома цв —магнетон Бора nil — магнитное квантовое число. У двух электронов, находящихся на одной орбитали, эти моменты скомпенсированы, поэтому атомы и молекулы, не имеющие неспаренных электронов, не обладают собственными магнитными моментами. Однако и такие атомы и молекулы, попадая во внешнее магнитное поле, взаимодействуют с ним (выталкиваются из него). Этот вид взаимодействия вещества с магнитным полем получил название диамагнетизма. Важной особенностью диамагнетизма является независимость от температуры. [c.190]

Рассматривая / как полный момент количества движения, состояние электрона в атоме можно характеризовать следующими квантовыми числами главным квантовым числом я, орбитальным /, полным моментом количества движения / и проекцией полного момента на направление (например, оси г) внешнего магнитного поля. Иа какое бы направление внешнего магнитного поля ни проектиро-нался полный момент, его проекция может принимать лишь 2/+1 значений. Отсюда и максимально возможное число электронов в слое (см. табл. 3.1) равно 2п . [c.68]

В результате спин-орбитального взаимодействия терм с данным Ьк с данным 5 является мультиплетным, т. е. разделяется на 254-1 близлежащих уровней, называемых компонентами мультиплета и отличающихся значением квантового числа /. Число 25-1-1 называют мультиплетностью терма. Терм называется синглетным, дублетным, триплет-ным, квартетным, квинтетным и т. д. при мультиплетности, равной соответственно 1, 2, 3, 4, 5 и т. д. Во внешнем магнитном поле наблюдается пространственное квантование вектора 7, его проекция на направление поля равна [c.53]

Так называемое магнитное квантовое число т.1 связано с магнитным моментом электрона, обусловленным его движением по орбите. Величина такого орбитального магнитного момента зависит от характера орбиты и определяется соотношением У, где [(1о] — единица магнитного момента (т. н. магнетон). Как вытекает из квантовой теории, под действием внешнего магнитного поля электронные орбиты должны располагаться в пространстве только таким образом, чтобы проекции орбитальных магнитных моментов на направление поля выражались целыми числами. В связи с этим т может принимать все целочисленные значения от —I до - -1, т. е. может иметь 21 + I различных значений. Например, при I = 3 возможные 31начения т будут —3, —2, —1, О, - -1, +2, +3. Отвечающие этому случаю дозволенные направления орбитального магнитного момента схематически показаны иа рис. VI- стрелками. [c.224]

Если /=1, то магнитный момент электрона на орбите не совпадает с ее фокусом, и тогда между вектором внешнего магнитного поля и вектором магнитного поля электрона возникает вращающий момент, увеличивающий энергию электрона на орбите за счет дополнительных перемещений. Если электрон атома водорода движется на эллиптической орбите, которая тоже может располагаться в различных плоскостях (хОу, хОг] гОу), а вектор внешнего магнитного поля по-прежнему направлен по оси г (рис. 13), орбита, расположенная в плоскости гОу, не взаимодействует с внешним полем (т=0) орбиты, расположенные в других плоскостях, в зависимости от направления вращения электрона создают магнитное квантовое число т= + 1или т=—1. Таким образом, для электрона с орбитальным квантовым числом /=1 значения магнитного квантового числа будут -Ь1 0 —1. Общее число значений магнитного квантового числа равно [c.37]

В этой схеме обратим внимание на синглет-триплетный переход. Этот процесс называется внутримолекулярным безизлучателъным интеркомбинационным переходом (intersystem rossing). Интеркомбинационный переход -это пример движения спинов на уровне элементарного акта. В принципе на этот процесс можно влиять внешними магнитными полями, магнитным изотопным замещением. Однако изучение внутримолекулярных син-глет-триплетных переходов не привело к созданию новой области науки -спиновой химии. Внутримолекулярные синглет-триплетные переходы индуцируются, как правило, довольно значительной спин-орбитальной связью. Спин-орбитальная связь обеспечивает высокую скорость внутримолекулярных безизлучательных переходов, это происходит в пикосекундном диапазоне времен. Поэтому довольно трудно извне влиять на этот [c.4]

Рис. 5. Масштаб магнитных взаимодействий в сравнении с тепловой энергией кТ и энергией активации молекулярных перегруппировок На этой диаграмме и характеризуют обменное и диполь-дипольиое спин-спиновое взаимодействие неспаренных электронов двух радикалов (эти взаимодействия зависят от расстояния между радикалами), М сов спин-орбитальное взаимодействие, пЖ и - зеемановская энергия взаимодействия электронов и ядер с постоянным внешним магнитным полем в существующих ЭПР и ЯМР спектрометрах, энергия сверхтонкого взаимодействия электронов и ядер, энергия взаимодействия электронных спинов с переменными магнитными полями (энергия измеряется в электрон-вольтах).

Положение линии ЭПР относительно магнитного поля определяется значением g-фaкmopa. Для свободного электрона -фактор есть отношение магнитного момента к механическому, равное 2,0023. Однако неспаренные электроны в радикалах не свободны, а связаны с другими атомами, входящими в состав радикала, и с другими электронами и поэтому чувствуют не только внешнее магнитное поле, но и внутреннее, локальное поле, обусловленное орбитальным движением электронов, орбитальным магнетизмом. Эти факторы изменяют величину g-фaктopa и положение линии ЭПР. [c.279]

Переходные металлы группы железа имеют электроннуто конфигурацию общего вида 3(1 48. Электроны незаполненной 3 г/-оболочки, располагающейся близко к периферии атома, подвержены сильному влиянию электростатического по,ля окружающих ионов (кристаллическое поле). Поскольку энергия взаимодействия кристаллического поля с орбитальным магнитным моментом атома I существенно превыщает энергию спин-орбитального взаимодействия, орбитальный момент приобретает фиксированную пространственную ориентацию ("замораживается") и внешнее магнитное поле не изменяет его направление. Поскольку среднее значение проекции орбитального юмeнтa электронов на направление пом равно нулю, магнитный момент атома J определяется почти полностью его спиновым магнитным, юментом 5, так что суммарный магнитный момент атома Зi -мeтaллoв будет 7=5. [c.22]

Возможность наблюдения ядерного магнитного разонанса основана на поглощении или испускании энергии при переходах ядра между различными спиновыми уровнями (зеемановские уровни). Атомное ядро можно представить в виде сплошного шара, содержащего электрически заряженные частицы, которые совершают орбитальное движение. Вращение заряженных частиц индуцирует магнитный момент ядра, и ядро в результате может взаимодействовать с внешним магнитным полем. Если вещество, содержащее атомное ядро с магнитным моментом х и ядерным спином /, поместить в однородное магнитное поле Я, то оно займет один из (2/ -Ь 1) зеемановских уровней. Различия локальных магнитных полей, магнитных моментов и ядерных спинов влияют на положение этих уровней и, следовательно, на спектр ЯМР. [c.456]

В квантовых системах с центрально-симметричным потенциалом начальное и конечное состояния характеризуются собственными волновыми функциями оператора г- Поэтому при 6) Ф а) имеем Ь Е а) =0. Операторы и Су, не меняя радиальной функции и квантового числа I, изменяют (см. 40) квантовое число т на 1. Однако поскольку в центрально-симметричном поле состояния, отличающиеся только значениями т, имеют одинаковую энергию, то переходы между ними не связаны с испусканием или поглощением энергии. Если атом находится во внешнем магнитном поле, то энергия уровней будет зависеть от магнитного квантового числа т. В этом случае возможны ЛИ-переходы между двумя зеемановскими компонентами уровней тонкой структуры (Д/= О, Л/л = 1). Эти переходы можно использовать для измерения энергии зеемановского расщепления. В квантовой системе с нецентральным потенциалом орбитальный момеит не является интегралом движения, поэтому матричные элементы (95,10) могут быть отличны от нуля. В системах с большим спин-орбитальным взаимодействием (атомные ядра) матричные элементы (95,10) также могут играть роль в /И1-переходах. Однако при наличии спина надо учесть, что квантовые переходы ЛИ могут вызываться и оператором спина. Матричные элементы таких переходов, согласно (94,21), можно записать в виде [c.455]

Например, диамагнетизм, свойственный любым атомам, обусловлен орбитальным движением электронов. Однако он наблюдается в эксперименте только тогда, когда все электрЬны спарены. При наличии неспаренных электронов,система содержит постоянные магнитные диполи, которые ориентируются под действием внешнего магнитного поля. Этот парамагнитный эффект обычно подавляет диамагнетизм, присущий системе. Сильное притяжение ферромагнитных материалов связано с присутствием доменов, или структур, содержащих электроны с параллельными спинами. Взаимодействие между этими диполями и вызывает высокие значения магнитной восприимчивости. [c.172]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология