Электронный магнетизм

Доступные спектральные данные позволяют сделать аналогичные выводы относительно структур других комплексов ионов переходных металлов. Левер [10] указывает на заметные различия между спектрами разных структур. Для расшифровки структур комплексов, наряду с электронными спектрами, используются ИК-спектры и данные магнитных методов [36]. Использование данных по магнетизму посвящена следующая глава. [c.107]

В этой главе мы рассмотрим некоторые аспекты магнетизма, которые имеют решающее значение для понимания спектров ЯМР и ЭПР комплексов ионов переходных металлов. Магнитные эффекты обусловлены электронами молекул, поскольку магнитный момент электрона в 10 раз превышает магнитный момент протона. В главе, посвященной ЯМР, мы рассматривали циркуляции спаренных электронов, которые вызывают диамагнитные эффекты. Неспаренные электроны также приводят к магнитным эффектам, которые зависят от числа неспаренных электронов и их размещения на орбиталях. Магнетизм исследуют, измеряя (см. далее) магнитную поляризацию соединения в магнитном поле. Различные типы поведения вещества в магнитном поле показаны на рис. 11.1. Чтобы описать поведение веществ в магнитном поле, удобно определить параметр, называемый магнитной индукцией В [c.130]

Магнетизм и электронная структура [c.42]

Магнитные свойства комплексов. Данные свойства можно предсказать, если принять, что наблюдаемый парамагнетизм имеет только спиновое происхождение. Рассмотрим ионы [Ре(СН),] и [Ре(Н20),1 . Из спектрохимического ряда следует, что лиганд СМ создает сильное, а лиганд Н2О — слабое поле. В сильном поле -электроны иона Ре все спарены (3 =0), а в слабом поле — не все (5 = 2) (рис. 56). Поэтому первый ион должен быть диамагнитным, а второй парамагнитным. Парамагнитный момент [Ре(Н20)в] " должен быть равен М = 2у 75 ТТ) = 4,90р,в (см. 12), что хорошо подтверждается опытом (5,26 [д,в). Небольшое расхождение связано с орбитальным магнетизмом. .. [c.124]

Магнитный резонанс, связанный с электронным парамагнетизмом, назван электронным парамагнитным резонансом (ЭПР), а с магнетизмом атомных ядер —ядерным магнитным резонансом (ЯМР). [c.267]

Измерение магнитной восприимчивости позволяет обнаружить и сделать определенные заключения о природе свободных радикалов-частиц, которые характеризуются наличием одного или двух (бирадикалы) неспаренных электронов и имеют важное значение для объяснения реакционной способности веществ и механизма химических реакций. При таких исследованиях, безусловно, приходится учитывать сложный характер магнетизма (пара-, диа-, ферро- и антиферромагнетизм) и, измеряя магнитную восприимчивость, находить пути для определения доли каждой из этих составляющих. Дополнительные затруднения появляются при изучении свойств конденсированных веществ, в которых имеет место сложное взаимодействие между молекулами, атомами или ионами в жидкости или кристалле. [c.198]

Происхождение парамагнетизма связано с присутствием в молекулах веществ неспаренных электронов, которые вследствие вращения вокруг оси обладают магнитным моментом. Получаемая на опыте величина магнитной восприимчивости представляет собой суммарный эффект диа- и парамагнетизма. Поскольку диамагнетизм веществ выражен слабее, чем пара- и тем более ферромагнетизм, то в пара- и тем более ферромагнетиках им пренебрегают. Орбитальный магнетизм (т. е. магнетизм, вызванный движением электронов по орбитам) считают скомпенсированным. [c.338]

При условии, что орбитальный магнетизм скомпенсирован, вычисленный из этой формулы магнитный момент 11 можно связать с количеством неспаренных электронов посредством только спиновой формулы [c.341]

Диамагнетизм свойственен всем веществам. Упрощенно его возникновение можно представить следующим образом. При внесении в магнитное поле замкнутого электрического контура в нем возникает ток, что приводит к появлению вокруг контура магнитного поля, противоположного по направлению внешнему полю. Электронную орбиталь атома можно представить как контур при внесении вещества в магнитное поле, электронные орбитали всей системы электронов индуцируют магнитное поле, противоположное по направлению внешнему полю. Так возникает орбитальный магнетизм. [c.192]

Из уравнения (7-3) вытекает, что диамагнетизм в большой степени зависит от изменения величины Увеличение размера атома или иона, как и числа электронов, увеличивает значение диамагнитной восприимчивости. Температура почти не влияет на этот тип магнетизма, так как он обусловлен замкнутыми электронными орбиталями. Диамагнетизм не зависит также и от силы приложенного толя. [c.272]

Измерение ядерного магнитного резонанса (ЯМР) — метод анализа, основанный на резонансном поглощении электромагнитных волн веществом, помещенным в постоянное магнитное поле. Ядерный магнитный резонанс использует явление ядерного магнетизма. Атомные ядра многих химических элементов имеют определенный момент количества движения, т. е. вращаются вокруг собственной оси (спин ядра). Спин ядра аналогичен спину электрона. Магнитный момент возникает потому, что каждое ядро имеет электрический заряд. Для наблюдения ЯМР ампулу, содержащую анализируемое вещество, помещают в катушку радиочастотного генератора. Образец может быть жидким, твердым или газообразным. Катушку с ампулой помещают в зазоре магнита перпендикулярно направлению магнитного поля Ни- Генератор создает на катушке слабое переменное магнитное поле Нх- Резонанс наступает при условии ф=фо= У о, где ф — скорость вращающегося поля Нх, фо — скорость прецессии ядер в поле На, 7 — гиромагнитное отношение у = т1Р (т — магнитный момент ядра атома, Р — момент количества движения ядра). При выполнении условия приемник регистрирует небольшое изменение напряжения на рабочем контуре в виде сигнала в форме гауссовой кривой. Кривая характеризуется высотой сигнала и шириной кривой (полосы), [c.452]

Механический момент равен р1 = тг (а (т — масса электрона). Отношение магнитного момента к механическому, называемое гиромагнитным отношением, или -фактором, для орбитального магнетизма равно [c.8]

Кристаллы с замороженными орбитальными моментами (соли -металлов). К этому типу веществ относятся кристаллы, в которых орбитальный магнетизм отсутствует ( заморожен межатомными силами) и весь магнетизм обусловлен одними электронными спинами. Этот случай осуществляется в большинстве солей металлов переходной группы железа. Восприимчивость х можно определить по формуле (551), но при этом эффективное число магнетонов Бора следует находить из соотношения [c.302]

Явления сверхпроводимости (гл. V, 3) и явление сильного магнетизма — сугубо кооперативные, поскольку они возникают как результат взаимодействия между электронами, которое при [c.307]

Электронный парамагнитный резонанс. Система зеемановских уровней энергии (см. рис. 155, б) у многих парамагнетиков, особенно у тех, магнетизм которых не является чисто спиновым, перестает быть эквидистантной. Благодаря этому вместо одной линии поглощения возникает несколько — обнаруживается, как говорят, тонкая структура спектра парамагнитного резонанса. При этом в монокристаллах g-фактор становится тензором и вид спектра может сильно зависеть от их ориентации по отношению -> [c.376]

После открытия электрона и протона эта модель была рассмотрена физиками, занимавшимися вопросами строения атомов, и стало очевидным, что прежнюю теорию движения частиц (законы Ньютона), а также теорию электричества и магнетизма нельзя применить к атому. Согласно электромагнитной теории, при вращении электрона вокруг ядра должен возникать свет, частота которого должна быть равной частоте вращения электрона в атоме. Такое испускание света движущимся электроном подобно испусканию радиоволн при прямом я обратном движении электронов в передающей радиоантенне. Однако по мере продолжения непрерывного испускания атомом энергии в виде света электрон должен был бы двигаться по спирали, все больше и больше приближаясь к ядру, и частота его движения вокруг ядра должна была бы все возрастать. В соответствии с этим по старым (классическим) теориям движения и электромагнетизма атомы водорода должны были бы давать спектр всех частот непрерывный спектр). Но это противоречит экспериментальным данным спектр водорода, получаемый в разрядной трубке, содержащей атомы водорода (образующиеся в результате диссоциации молекул водорода), состоит из дискретных линий, как показано на рис. 5.7. Кроме того, известно, что объем, который занимает атом водорода в твердом или жидком веществе, соответствует диаметру атома, равному примерно 200 пм, между тем прежние теории атома водорода не объясняли, каким образом электрон удерживается на определенном расстоянии, а не перемещается все ближе и ближе к ядру, и диаметр атома не становится значительно меньше 200 пм. [c.120]

Квантовомех. теория объясняет магнетизм атомов и ионов наличием орбитального и спинового магнетизма электронов, квантовая механика раскрывает также природу обменного взаимодействия, ответственного за одинаковую ориентацию в Ф. соседних атомных магн. моментов. Ф. широко примен. как пост, магниты, магнитопроводы, элементы запоминающих устр-в и т. д. [c.618]

Из уравнения (520) следует, что магнитный момент антипарал-лелен спину (из-за наличия отрицательного знака заряда электрона), а по абсолютной величине его проекции равны атому электронного магнетизма — магнетону Бора [c.290]

Был исследован [9] МБ-спектр нитропруссида натрия Na2Fe( N)5NO. Поскольку этот комплекс диамагнитен, его рассматривали ранее как содержащий железо(П) и N0 . МБ-спектр представляет собой дублет с AEQ и 6, равными соответственно 1,76 и —0,165 мм/с. Сопоставление последней величины с опубликованными результатами [8] для ряда комплексов железа позволило заключить, что она близка к величине 6 железа(1У). МБ-спектр и магнетизм согласуются со структурой, в которой имеет место интенсивное л-связывание неспаренного электрона на совокупности 2 -орбиталей железа с неспаренным электроном азота, как это показано на рис. 15.8. Для возникновения железа (IV) в заполненную связывающую я-орбиталь должна давать большой вклад атомная орбиталь азота, а в вакантную разрыхляющую я-орбиталь — атомная орбиталь железа. Поскольку экранирование -электронов -электронами снижается, на азоте должна локализоваться большая я-электронная плотность, а величина 5 железа должна приближаться к величине 5 железа (IV). Так как электронная плотность находится там, где ранее была разрыхляющая я-орбиталь окиси азота, наблюдается снижение частоты валентного колебания N — О в инфракрас- [c.300]

Магнитные свойства металлов связаны с их электрическими свойствами, поскольку элементарные носители магнетизма - электроны - обладают как магнитным моментом, так и элеюрическим зарядом. Наряду с общими для всех твердых тел элеюрическими свойствами магнитные материалы обладаюг рядом специфических электрических свойств, зависящих от самопроизвольной намагниченности. В магнитных материалах в каждом ферромагнитном домене на электрон проводимости даже при нулевом внешнем магнитном поле действует сила Лоренца. [c.17]

Элементарными носителями магнетизма в магнитных материалах являются нескомпенсированные спиновые магнитные моменты электронов. Электрон обладает собственным моментом количества движения (механическим моментом) р , называемым спином. Этот момент может иметь только две ориетггации относительно внешнего магнитного поля, направленного по оси z, такие, что две его возможные проекции на направление этого поля равны [c.18]

Как можно объяснить эти экспериментальные данные Впервые это по- пытался сделать Полинг. Он считал, что существуют два резко отличающихся вида комплексов с ионной связью (нормальный ионный магнетизм) и комплексы с ковалентной связью для последних причины уменьшения магнитной восприимчивости можно представить себе, рассмотрев диамагнитные свойства комплексного иона [Ре(СЫ)в] . Шесть свободных электронных пар -лигандйв переходят к иону Ре + и занимают его незанятые атомные орбитали — две Зг(-орбитали. одну 45-орбиталь и три 4р-орбитали. [c.128]

Голландские физики Г. Е. Уленбек и С. А. Гоудсмит пришли к выводу (1925), что электрон обладает особыми свойствами, которые связаны с наличием у него спина (S — spin). Открытие спина как неотъемлемого физического свойства электрона оказало огромное влияние на последующее развитие физики атома, углубило понимание магнетизма вещества, позволило объяснить тонкую структуру спектра, эффект Зеемана и другие явления. [c.63]

Если в атоме имеется неспаренный электрон, то 7 О и магнитный момент атома не равен нулю, вещество является парамагнитным. Спиновым магнетизмом, обусловленным наличием неспаренных электронов, обладают свободные радикалы, например, трифенилметил (СаНб)зС (точкой обозначается неспаренный электрон), а, а -дифенил-Р-пикрилгидразил [c.55]

Из природы диамагнетизма следует, что атомы, имеющие только заполненные р , и электронные оболочки, сферически симметричные, диамагнитны, все остгшьные — парамагнитны. Диамагнитны также в значительном большинстве и молекулы,, поскольку спины их электронов скомпенсированы, а орбитальный магнетизм равен нулю. Парамагнетизм многих атомов и ионов переходных металлов связан с нескомпенсированным спином л -электронов . Парамагнетизм, наблюдаемый у некоторых молекул (О2, 82, КО.и др.), а также парамагнетизм свободных радикалов в основном также имеет спиновое происхождение. [c.76]

Магнитные свойства. Если принять, что парамагнетизм имеет только спиновое происхождение (т. е, считать орбитальный магнетизм незначительным из-за ограниченности орбитального движения в поле лигандов), то легко прийти к определенным выводам относительно магнитного момента. Рассмотрим в качестве примера комплексные ионы железа (II) [Fe( N) - и [Ре(Н20)б] . Из спектрохимического ряда следует, что ион N создает сильное, а Н2О — слабое поле. В сильном поле / -электронынонаРе " образуют низкоспиновый комплекс (см. рис. 104). Суммарный спин 5=0, комплексный ион [Fe( N)e] должен быть диамагнитным, что подтверждает опыт. Напротив, в слабом поле четыре из шести /-электронов неспарены и 8=2, комплексный ион [Ре(Н20)в] должен быть парамагнитным. Величина парамагнитного момента может быть рассчитана по формуле спинового парамагнетизма (см. 14) [c.242]

Это соотношение не учитывает орбитальных магнитных моментов. Однако, как видно в табл. 34, во многих случаях вычисленные по (XI 1,4) магнитные моменты соединений -элементов, в атомах которых остаются неспаренные -электроны, близки к опытным (обычно несколько меньше их). Только для 0 I2 наблюдается большое различие, по-видимому, из-за магнетизма орбитального происхождения. Магнитный момент Ni(II) уменьшается при комплексообразовании до 3,09 и у Си (II) — до 1,85 лв Очевидно, комплексообразование частично снимает орбитальный магнетизм. У Fe(II) в комплексе [Fe(H20)g]2 -, как в Fe lj и FeSO , остаются четыре неспаренных -электрона, и j. оказывается близким к вычисленному (4,9 xg ). [c.322]

Калий сгорает в кислороде с образованием оранжево-желтого парамагнитного. кристаллического вещества надперекиси калия КО2. Пара.магнетизм обусловлен ОПИНОМ неопаренного электрона перекисного иона Oj, который имеет длину связи 128 пм.. Рассмотрите электронную структуру перекисного иона с учетом указанной длины связи. (Длина связи в перекиси водорода равна il46 пм, а в молекуле кислорода,. находящейся в нормальном состоянии, равна 121 пм.) [c.170]

ЭПР), явление резотгаиспого поглощения энергии электромагн. волн парамагн. частицами, помещенными в пост. магн. поле. Неспаренные электроны парамагн. частиц ориенти-рзтотся в пост. магн. поле так, что их собств. момент кол-ва движения (спин) направлен либо по полю, либо против поля, чему соответствуют два энергетич. уровня частицы. Расстояние между этими уровнями есть энергия зееманов-ского расщеплепия дЩ, где Н — напряженность пост, магн. поля, Р — магнетон Бора, д — фактор спектроско-пнч. расщепления. Для своб. электрона д — это отношение мех. момента к магнитному, равное 2,0023. В парамагн. частицах вследствие орбитального движения электронов имеется примесь орбитального магнетизма, приводящая к отклонению д от 2,0023. Для орг. радикалов это отклонение мало, для ионов металлов оно м. б. значительным. При действии на систему, содержащую парамагн. частицы, перем. электромагн. поля частоты м = д Н/к (к — постоянная Планка), направленного перпендикулярно напряженности пост. магн. поля, индуцируются переходы электронов между зеемановскими уровнями. Поскольку на нижнем уровне число электронов больше, чем на верхнем, число переходов с нижнего уровня на верхний будет преобладать над числом [c.701]

Эти дае электронные конфигурации находят отражение как в различной геометрин и химической активности, так и в таком важном физическом свойстве, как магнетизм сннглетный карбен диамагнитен, а три-плеткый парамагнитен. Поэтому трнплетные карбены можно исследовать с помошью ЭПР-спектроскопии. [c.265]

Квантовомех. теория объясняет магаетизм атомов и ионов наличием орбитального и спинового магнетизма электронов [c.86]

Полная волновая функция получается из нормированных азимутальных функций/ -электронов, нриведонных в табл. 1, и радиальной волновой функции В г). Мы видели, что из трех полных волновых функций одна является действительной и две мнимыми. Так как все эти функции являются решениями уравнения Шредингера, их линейная комбинация также будет решением этого уравненпя. Поэтому вместо двух мнимых значений г]з возьмем их сумд у и разность, что, согласно теореме Муавра, дает действительную величину. Хотя такой метод исключает из рассмотрения слагаемые, играющие роль при рассмотрении вопросов теорип магнетизма, это не влияет на результаты теории валентности. Таким образом, три действительные, нормированные, полные волновые функции для р-электронов имеют вид [c.183]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология