Магнитные и диамагнитные свойства

Рис. 23.15. Измерение магнитного момента вещества с помощью весов Гюи, Образец взвешивают в отсутствие магнитного поля (а) и при наложенном магнитном поле (б и в). Если образец при этом втягивается в магнитное поле (б), он обладает парамагнитными свойствами, если же он слабо выталкивается из магнитного поля (в), то он обладает диамагнитными свойствами.

Многие магнитные явления представляют интерес для химии. К наиболее известным из них относятся магнитная восприимчивость и связанные с ней явления, а также различные типы магнитного резонанса. Магнитная восприимчивость является объемным свойством вещества. Она, а также такое молекулярное свойство, как магнитный момент, характеризуют взаимодействие вещества с магнитным полем. Существуют два типа магнитной восприимчивости диамагнитная и парамагнитная (частные случаи последней — ферромагнетизм и антиферромагнетизм). Вещество, обладающее диамагнитными свойствами, выталкивается из магнитного поля. Это слабый эффект, который возникает при движении электрических зарядов в системе. Вещество с парамагнитными свойствами втягивается в магнитное поле. Этот эффект зависит от наличия магнитного момента у атомов или молекул вещества. В свою очередь магнитный момент атома или молекулы обусловлен главным образом наличием собственных магнитных моментов у элементарных частиц, входящих в состав системы (т. е. у электронов и ядер), и их взаимодействиями. Существуют также орбитальные вклады в атомные и молекулярные магнитные моменты, но обычно эти вклады очень малы. [c.351]

Обратимся снова к комплексным соединениям. В качестве грубого приближения можно пренебречь диамагнитными свойствами, а также магнитными свойствами, определяемыми орбитальным магнитным моментом, и учитывать только магнитные свойства, связанные со спином электронов. Эффективный магнитный момент атома или иона зависит от спинового квантового числа, т. е. от числа электронов с неспаренными спинами [c.127]

В связи с наличием в их структуре заполненных электронных орбиталей атомы и ионы парамагнетиков проявляют и диамагнитные свойства. Поскольку оба эффекта противоположны по знаку, суммарная магнитная восприимчивость вещества будет определяться наибольшим из них. Примерами веществ с ярко выраженными парамагнитными свойствами служат пары щелочных металлов, кислород и оксид азота N0 как в газообразном, так и в жидком состоянии, твердые литий, хром, палладий, а также ряд других металлов. [c.301]

Согласно (10.8) поглощение излучения с определенной частотой V должно происходить при строго определенном значении магнитной индукции и тем самым напряженности магнитного поля Н. Однако практически линии в спектрах магнитного резонанса имеют конечную щирину и могут для одних и тех же резонирующих частиц, например для одних и тех же ядер, соответствовать разным значениям Н, а в некоторых специальных случаях расщепляться на несколько линий. Важнейшим фактором, обусловливающим эти эффекты, является существование в окрестности резонирующих частиц легальных магнитных полей. Такие поля могут создаваться, во-первых, соседними парамагнитными центрами (неспаренными электронами, ядрами с не равным нулю спином). Во-вторых, как указывалось в 5.4, при действии внешнего магнитного поля на электронные оболочки возникает небольшое встречное магнитное поле, приводящее к появлению у веществ диамагнитных свойств. Это поле несколько ослабляет действие внешнего поля и, в частности, несколько экранирует от внешнего поля парамагнитные ядра (создает диамагнитное экранирование ядер). [c.180]

Однако изменять свои спины в магнитном поле способны лишь неспаренные электроны. При наличии же на данной орбитали или зонном уровне двух спаренных электронов их магнитные моменты будут направлены в противоположные стороны и взаимно погасят друг друга. Магнитная восприимчивость подобной пары электронов будет отрицательной величиной, т. е. заполненные электронные орбитали создают диамагнитный эффект. С этой точки зрения диамагнитными свойствами будут обладать в какой-то мере любые микрочастицы, содержащие в своей структуре заполненные электронные орбитали. Что касается простых веществ, то ярко выраженной диамагнитной восприимчивостью будут обладать лишь те из них, атомы, молекулы или ионы которых имеют только заполненные электронные орбитали. Примерами подобных веществ могут служить благородные газы, газообразные водород и азот, кристаллы галогенидов и щелочноземельных металлов, алмаз и кремний. [c.301]

Парамагнитные вещества, помещенные в магнитное поле, дают характеристические спектры поглощения. На этом основан очень важный метод обнаружения свободных радикалов—метод электронного парамагнитного резонанса [16, стр. 18 31]. Явление электронного парамагнитного резонанса заключается в резонансном поглощении переменного высокочастотного магнитного поля парамагнитным веществом, помещенным в постоянное магнитное поле. Если изменять напряженность постоянного поля, то при некотором определенном значении напряженности наблюдается максимум поглощения. Спектр характеризуется также шириной и формой поглощения. Метод электронного парамагнитного резонанса дает возможность не только обнаруживать наличие свободных радикалов, но определять их концентрацию и стабильность. Этот метод очень чувствителен и позволяет обнаруживать свободные радикалы при концентрациях до I 10 моля. Вид наблюдаемых спектров не зависит от диамагнитных свойств свободного радикала. При расшифровке сверхтонкой структуры спектра этот метод дает также возможность определить степень делокализации неспаренного электрона. [c.808]

На магнитные характеристики веществ существенно влияет специфика взаимодействия их микрочастиц, и если в газах суммарный магнитный эффект может быть определен суммированием магнитных моментов молекул или атомов, то для твердых тел подобные расчеты заметно усложняются. Если энергетические зоны в твердом веществе целиком заполнены электронами или, напротив, совершенно свободны, оно будет обладать диамагнитными свойствами. С этой точки зрения к диамагнитным материалам следует отнести все диэлектрики, а также полупроводники при низких температурах. Из двух составляющих магнитного момента электрона, спиновой и орбитальной, последняя в среднем по кристаллической решетке близка к нулю, или замора- [c.301]

Магнитные и диамагнитные свойства [c.101]

Диамагнитные свойства присущи всем веществам без исключения. Они вызывают возникновение силы, выталкивающей вещество из неоднородного магнитного поля. Если все электроны в веществе спарены, оно обладает только диамагнитными свойствами. При наличии неспаренных электронов вещество обладает также парамагнетизмом, который вызывает втягивание вещества в магнитное поле диамагнетизм проявляется в этом случае в виде малой поправки и вещество ведет себя как парамагнитное. Наиболее выражен парамагнетизм у свободных радикалов ( СНз,-QHs и др.), молекул- [c.126]

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]

Причина различий резонансных напряженностей магнитного поля — электронные облака вокруг каждого ядра. При помещении молекулы в магнитное поле Яо в этих электронных облаках индуцируются орбитальные токи, вызывающие, в свою очередь, появление малых локальных магнитных полей, которые по закону Ленца всегда пропорциональны Яо и противоположны ему по направлению. Подобная картина типична для всех молекул и именно этим объясняются диамагнитные свойства веществ. Локальные поля частично экранируют каждое ядро от поля Яо, вследствие чего для наблюдения резонанса требуется несколько увеличить поле Яо. Это обстоятельство может быть выражено следующим образом [c.37]

Различное изменение гидратации диа- и парамагнитных ионов можно попытаться связать с изменением структуры чистой воды. Если ионы обладают диамагнитными свойствами (как и растворитель—вода), то степень гидратации ионов по мере упрочнения структуры воды будет уменьшаться. Ионы с большей диамагнитной восприимчивостью (К+, Сз+) разрушают структуру воды и почти не влияют на изменение ее свойств после магнитной обработки. Таким образом, в этом процессе большая роль принадлежит не только отдельным видам ионов, но и их сочетаниям. [c.28]

НСО- (4,3 мг/л) и следы общего железа( 0,08 мг/л). Опыты проводили при 20—45 °С (рис. 11). Как показали результаты этих опытов, при магнитной обработке диамагнитные свойства данного дистиллята усиливаются, причем наблюдается экстремальная зависимость от напряженности [c.43]

Диамагнитные свойства соединения, как это уже отмечалось в главе 7, можно рассчитать, сложив справочные значения для атомных и структурных значений магнитной восприимчивости (постоянные Паскаля). Эти справочные значения можно использовать при структурных исследованиях аналогично парахору- Диамагнитную восприимчивость соединения определяют по методу Гуи, затем полученное значение сравнивают со значением восприимчивости, рассчитанным иа основании составляющих элементов и различных групп связи. [c.250]

Дезоксигемоглобин-голубой комплекс желе-за(П)-имеет четыре неспаренных электрона. При координировании молекулы дезоксиге-моглобином образуется оксигемоглобин — красный комплекс железа, обладающий диамагнитными свойствами. Предположите что к этим комплексам применима диаграмма энергетических уровней, соответствующая расщеплению в октаэдрическом кристаллическом поле, и объясните, чем обусловлены различия в их окраске и магнитных свойствах. [c.396]

Галлий обладает диамагнитными свойствами. Удельная магнитная восприимчивость галлия представлена в нижеследующей таблице. [c.35]

Удельная магнитная восприимчивость германия Германий обладает диамагнитными свойствами. [c.50]

Магнитные свойства простых веществ также обнаруживают периодическую зависимость от порядкового номера элемента (рис. 126), но закономерности, которым подчиняется эта зависимость, требуют пояснения. В стандартных условиях простые вещества находятся в разном агрегатном состоянии. Все газообразные и жидкие простые вещества являются диамагнитными. Единственным исключением является кислород, парамагнетизм двухатомной молекулы которого объясняется с позиций метода МО. Сложнее обстоит дело с кристаллическими веществами. Магиитные свойства крист аллов определяются главным образом тремя вкладами диамагнетизмом атомного остова, орбитальным диамагнетизмом валентных электронов и спиновым парамагнетизмом. У неметаллов, в кристаллах которых доминирует ковгшентная связь, вклад спинового парамагнетизма пренебрежимо мал, поэтому все они диамагнитны. Парамагнитными свойствами обладают все переходные металлы с недостроенными и /оболочками, щелочные, щелочно-земельные металлы и магний, а также алюминий. -Металлы с заполненными внутренними оболочками (подгруппы меди и цинка) диамагнитны, так как у них спиновый парамагнетизм не перекрывает двух диамагнитных составляющих (орбитального диамагнетизма валентных электронов и диамагнетизма атомного остова). По той же причине диамагнитными свойствами обладают металлы подгруппы галлия, олово и свинец. [c.248]

Вид наблюдаемых парамагнитных спектров не зависит от диамагнитных свойств системы, поэтому, в отличие от измерений магнитной восприимчивости, здесь нет необходимости вводить поправки. [c.45]

При термообработке в температурном интервале 1600— 2400°С магнитная восприимчивость углерода резко уменьшается (фиг. 11) (см. также гл. IV). Диамагнитные свойства небольших ароматических сеток, присутствующих в углеродном полимере, при низких температурах термообработки можно объяснить, например, с точки.зрения правила Паскаля для таких молекул. Резкий скачок в районе 1600°С еще не получил полного объяснения [804, 806]. [c.46]

Химические превращения. Атомы ядра окружены электронным облаком, которое в простейшем случае обладает диамагнитными свойствами. При приложении внешнего поля напряженностью Н. напряженность поля в диамагнитной среде уменьшается до величины зНо, где 5 — магнитная восприимчивость. Резонансная частота в этом случае, согласно формуле (51), может быть выражена следующим образом [c.313]

О природе растворимости данного металла можно сделать правильное заключение ьа основании результатов различных физико-химических методов исследования определения величины растворимости изучения окраски растворов металлов синтеза субсоединений, криоскопических исследований термического анализа, измерения упругости пара над расплавом определения объемных эффектов, изучения электропроводности магнитных и спектроскопических исследований потенциометрических методов Определить состав субсоединений образующихся при растворении металла в его соли, можно на основании измерения понижения точки замерзания расплава, расчета теплоты плавления из уравнения Шредера, изучения парамагнитных и диамагнитных свойств растворов, потенциометрических исследований. Подробный обзор э их методов дан в работе 1221 [c.85]

Термомагнитный метод в основном применяют для измерения концентрации кислорода или оксида азота N0, обладающих высокой магнитной восприимчивостью. Многие другие газы обладают слабыми парамагнитными или диамагнитными свойствами (табл. 14), поэтому кислород и оксид азота могут быть определены на их фоне. [c.222]

Для большинства карбонилов металлов справедливо правило Сиджвика относительно эффективного атомного номера (ЭАН) рассматриваемых переходных металлов. Согласно этому правилу, каждый металл вступает в реакцию таким образом, что у пего оказывается такое число электронов, как у ближайшего последующего инертного газа в периодической таблице. Например, никель реагирует с четырьмя молекулами окиси углерода и получает от них восемь электронов (помимо своих 28), так что общее число электронов у него становится равным 36, что соответствует атомному номеру криптона. Металлы с нечетными атомными номерами в большинстве случаев образуют соединения со связями металл — металл или с мостиковыми карбонильными группами. В других случаях карбонилы таких металлов проявляют парамагнитные свойства, связанные с наличием неспаренных электронов. На первых этапах исследования карбонилов металлов все синтезированные тогда карбонилы подчинялись правилу эффективного атомного номера и соответственно обладали диамагнитными свойствами. Однако полученный в недавнее время карбонил ванадия [19] показал возможность несоблюдения правила ЭАН и образования парамагнитных соединений с неспаренными электронами. По-видимому, и Тсз(С0) 2 также не подчиняется правилу ЭАН, но магнитные свойства этого соединения не были изучены с достаточной полнотой [21]. Открытые в самое последнее время соединения Ме(С0)1б так сильно отклоняются от правила ЭАН, что их магнитные свойства пока трудно даже обсуждать [24]. [c.93]

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]

Диамагнитные свойства присущи всем атомам. Если представить атом, лишенный спинового и орбитального магнитного момен- [c.89]

Однако измерение магнитной восприимчивости показало [10], что все металлоорганические соединения германия, олова и свинца, которые считались способными диссоциировать на свободные радикалы, обладают только-диамагнитными свойствами. Таким образом, свободные металлоорганические радикалы до сих пор неизвестны. Высокая реакционная способность, металлоорганических соединений КдМе—МеКд может быть объяснена малой энергией связи металл-металл. [c.243]

Однако измерение магнитной восприимчивости показало 125], что все металлоорганические соединения германия, олова и свинца, которые считались способными диссоциировать на свободные радикалы, обладают только диамагнитными свойствами. Таким образом, свободные металлоорганические радикалы до сих пор неизвестны. Возможное объяснение отсутствия диссоциации соединений типа гексафенилди-станнана на радикалы заключается в том, что объемы атомов олова значительно больше объемов атомов углерода. Поэтому объемистые фенильные радикалы легко могут быть связаны с центральными атомами металлов без создания значительного пространственного напряжения, и без значительного ослабления центральной связи металл— металл. Высокая реакционная способность металлоорганических соединений КзМе—МеКз может быть объяснена малой энергией связи металл—металл. [c.354]

Среди химически ненасыщенных веществ особую группу образуют как слабомагнитные, так и сильно-магнитные металлы в твердом и жидком состоянии. Хотя изучение именно магнитных свойств впервые позволило вскрыть химич. природу связи в интерметаллич. соединениях, магнетохимия сплавов, в силу своей крайней сложности, до сих пор еще не разработана. Наиболее многочисленную группу неметаллич. химических соединений образуют соединения с полностью насыщенными валентностями. Будучи лишены собственных магнитных моментов, они обнаруживают, как правило, диамагнитные свойства. Таковы, напр., галогениды щелочных и щелочноземельных металлов, где как катион, так и анион приняли конфигурации атомов инертных газов, нолностью лишенные мапгитпых моментов. Полностью лишено ма1 нитного момента громадное большинство органич. молекул с ковалентной связью, в к-рых отсутствуют неспаренные электроны. [c.503]

От изучения периодичности химических свойств внимание исследователей распространилось на поиски периодичности физических свойств элементов и их соединений. Еще в июле 1871 г. Менделеев сообщил, что он предполагает в будущем дополнить свою работу указанием приложимости периодического закона, в частности, к изучению физических свойств простых и сложных тел [44, с. 124]. Теперь это сделали за него другие ученые. Так, в 1879 г. Т. Карнелли (Великобритания), а за год перед тем Еррера (Бельгия) установили с полной очевидностью зависимость магнитных свойств простых тел от места, занимаемого ими в периодической системе [44, с. 299]. В 4-м издании Основ химии Менделеев пишет, что Карнелли, в Манчестере, указал соответствие с моею системою таких магнитных и диамагнитных свойств простых тел, которые вовсе не имелись в виду при установлении системы и на первый раз кажутся ничем не связанными с химическими качествами элементов, служившими основанием системы [45, с. 370]. [c.118]

Магнитная восприимчивость (объемная или молярная если она отнесена к 1 молю вещества) может быть положительной или отрицательной величиной, т. е. вещество может как усиливать, так и уменьшать внешнее магнитное поле, проявляя парамагнитные или диамагнитные свойства. Первый случай обычно реализуется при наличии в молекулах вещества неспаренных электронов и является специальным предметом исследования электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Методом ЯМР исследуются поч1 и исключительно диамагнитные вещества. [c.6]

VII] В 1880 году Нильсон, в Унсале, над скандием точно так же оправдал предсказанные свойства экабора. Почти тогда же Карнелли, в Манчестере, указал соответствие с моею системою таких магнитных и диамагнитных свойств простых тел, которые вовсе не имелись в виду при установлении системы и на первый раз кажутся ничем не связанными с химическими качествами элементов, служившими основанием системы.. . [c.370]

Магнетоэлектреты были впервые получены в 1965 г. [125, 126]. Порошки полимеров ПММА, ПВХ, ПС, ПЭ, а также шеллачного воска, церезина насыпали в чашку из слюды толщиной 1 мм и площадью 4 см , имеющую обогрев. Чашку помещали в зазоре между полюсами магнита. После нагревания до температуры размягчения полимера подавали магнитное поле напряженностью 6,5-ь 11,3 кГс и проводили охлаждение образцов до комнатной температуры в магнитном поле. После извлечения образцов из формы они оказывались заряженными. Начальные поверхностные заряды часто имели одинаковый знак с двух сторон. В процессе хранения знак заряда на одной из сторон изменялся на обратный, после чего уменьшение величины зарядов (остаточной поляризации) происходило более медленно. Авторы оценили вклад зарядов, появившихся от трения, плавления и других побочных эффектов, и нашли, что их время жизни значительно меньше времени жизни магнетоэлектретов. Величина остаточной поляризации существенно зависела от напряженности магнитного поля, в то время как составляющая избыточного заряда — компонента, придающая одинаковый знак заряду на обеих сторонах, не зависела от магнитного поля. Полагают, что возникновение поляризации обусловлено изменением диэлектрической проницаемости материалов в магнитном поле в связи с анизотропией диамагнитных свойств молекул. [c.73]

Для металлов с симметричной электронной структурой (электроны образуют замкнутые магнитные поля) характерны диамагнитные свойства. Металлы с асим.метричной электронной структурой (с неспарепными электронами) имеют некомпенсированные магнитные поля и обладают парамагнитными свойствами. Ферромагнитные свойства металлов обнаруживаются, когда незамкнутые внутренние магнитные поля замыкаются внешним полем. [c.30]