Спин электрона и магнитные свойства вещества

Металлы — железо, кобальт, никель, гадолиний, диспрозий и некоторые из их сплавов и соединений являются ферромагнитными при температуре ниже критической для каждого соединения. Причина ферромагнетизма до объяснения ее квантовой механикой была неизвестна. Вопрос заключается в том, почему электроны на неполностью заполненных оболочках выстраиваются в направлении приложенного поля и почему они сохраняют эту ориентацию даже после снятия магнитного поля Объясняется это тем, что низшим энергетическим состоянием для некоторых твердых тел является состояние, в котором спины электронов параллельны, а не антипараллельны, как, например, для двух электронов в молекуле водорода. Ферромагнетизм возможен только при определенных межатомных расстояниях и определенных радиусах -орбиталей, поэтому он наблюдается лишь для некоторых элементов. Ферромагнитные вещества проявляют гистерезис в магнитных свойствах. Это означает, что магнитный момент зависит от магнитной предыстории образца кривые зависимости магнитного момента от напряженности магнитного поля различны для случаев, когда магнитное поле увеличивается или уменьшается. [c.497]

Спины электронов, находящихся на одной атомной или молекулярной орбитали, суммируются и взаимно компенсируются. Поэтому валентно-насыщенные частицы не обладают магнитным моментом, обусловленным спином электронов. Тем не менее они взаимодействуют с магнитным полем, хотя и существенно слабее, чем парамагнитные частицы. Это взаимодействие обусловлено действием внешнего магнитного поля на электронные оболочки, т. е. на движущиеся электрические заряды. В результате действий магнитного поля движение электронов искажается, возникает некоторая намагниченность, пропорциональная напряженности приложенного поля и направленная навстречу полю. Тем самым внешнее поле как бы ослабляется. В частности, это приводит к некоторому выталкиванию вещества из магнитного поля, т, е, этим эффектом обусловлен диамагнетизм веществ, построенных из валентно-насыщенных частиц. Естественно, что диамагнетизм присущ и парамагнитным частицам, поскольку они практически всегда наряду с неспаренными электронами имеют и спаренные электроны. Однако в связи с тем что диамагнитные эффекты существенно слабее парамагнитных, в целом частицы не слишком большого размера, обладающие собственным магнитным моментом электронной природы, проявляют парамагнитные свойства. [c.91]

Каждый электрон обладает свойством, которое называется спином. Его можно представить себе, если рассматривать электрон как дискретную частицу, которая, подобно волчку, враш,ается вокруг своей оси. Существование электронного спина имеет два важных следствия. Первое — это то, что для характеристики спина необходимо еще одно квантовое число т . Это число может принимать два значения + /2 или —72 в зависимости от того, по или против часовой стрелки происходит вращение. Второе следствие состоит в том, что вращение электрического заряда вокруг своей оси порождает электрический дипольный момент, который может быть направлен вверх или вниз в зависимости от направления спина. В свою очередь это приводит к важным магнитным свойствам веществ, когда в одном направлении ориентировано больше спинов, чем в другом (см. разд. 2.8). Спиновое квантовое число электрона +72 или -- 72 играет важную роль при определении способа заполнения орбиталей, когда имеется два или больше электронов. [c.51]

Магнитные свойства веществ определяются наличием в атомах электронов и нуклонов. Однако магнитные эффекты, обусловленные электронами, в 10 раз значительней эффектов, возникающих за счет ядра, т. е. последние практически не сказываются на магнитных свойствах, интересных с химической точки зрения. Исключение составляют взаимодействия, регистрируемые с помощью методов ядерного магнитного и квадрупольного резонансов, и сверхтонкое взаимодействие ядерного спина со спином электрона, которое обнаруживается с помощью электронного парамагнитного резонанса. В настоящей главе будут обсуждаться магнитные явления, обусловленные только электронами. [c.471]

Наиболее важный вклад в суммарные магнитные свойства веществ вносят магнитные моменты, обусловленные движением заряженных электронов. Вклад нуклонов гораздо меньще, и мы не будем его учитывать. Когда вещество помещается в магнитное поле, последнее индуцирует в образце движение электронов в таком направлении, чтобы результирующий магнитный момент был ориентирован противоположно направлению наложенного поля. Вследствие этого образец выталкивается из неоднородного поля, и мы называем его диамагнитным. В отсутствие магнитного поля диамагнетизма нет, но он появляется у всех веществ при наложении магнитного поля. Такое магнитное поведение наиболее существенно для всех веществ, в которых все спины электронов спарены. [c.416]

Внешняя электронная оболочка кислородного атома состоит из шести электронов. Четыре из них — спаренные — объединены в две пары, а два — холостые . Спаренные электроны отличаются друг от друга лишь спином. Спин — это внутренний момент количества движения частицы, имеющий квантовую природу. Именно этими моментами определяются все магнитные свойства вещества (диамагнетизм, ферромагнетизм, парамагнетизм [c.130]

Магнитные свойства вещества определяются спиновым движением электронов в атомах, а явление ферромагнетизма — образованием доменных структур ниже точки Кюри, т. е. таких кристаллических структур, в которых электронные спины оказываются параллельно ориентированными. Характерным свойством ферромагнитного состояния вещества является наличие спонтанной намагниченности без приложения внешнего магнитного поля. Однако магнитный поток такого тела будет равен нулю, так как направления магнитных моментов отдельных доменов получаются самые различные. [c.288]

Открытие явления спина электрона имело огромное значение для объяснения спектров и строения атома. Оно сыграло большую роль при выяснении природы магнитных свойств веществ и химической связи. Следует лишь заметить, что представление о том, что электрон вращается вокруг своей оси, как волчок , являлось упрощенным. Строгая физическая теория показала, что это явление значительно сложнее. [c.248]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология