Ферромагнетизм и антиферромагнетизм

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]

Известны следующие разновидности магнитных эффектов диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм и антиферромагнетизм. [c.190]

Вследствие взаимодействия микромагнитных диполей соседних атомов могут возникать ферромагнетизм и антиферромагнетизм. Этими явлениями можно пренебречь для большинства комплексов, так как ионы металлов, являющиеся источниками парамагнетизма, изолированы друг от друга диамагнитными атомами лигандов. [c.127]

Волков В, Л, и др. Тезисы доклада на Всесоюзном совещании по физике ферромагнетизма и антиферромагнетизма. Л1, 1961, [c.255]

Спиновые и орбитальные моменты электронов обусловливают явление парамагнетизма и связанных с ним явлений ферромагнетизма и антиферромагнетизма. Наличие таких угловых моментов превращает атомарную систему в микромагнитный диполь с моментом [i=(Z/+2iS )p, где [c.371]

В большинстве координационных соединений ионы металлов, являющиеся единственными источниками парамагнитных эффектов, изолированы друг от друга морем магнитно инертных атомов лигандов. Это магнитное разбавление парамагнитных центров обычно сильно уменьшает взаимодействия, приводящие к ферромагнетизму и антиферромагнетизму вследствие этого для большинства комплексов можно пренебречь такими явлениями. Комплексы, в которых не проявляется ферромагнетизм или антиферромагнетизм, называются магнитно разбавленными . Хотя диамагнитные восприимчивости малы по сравнению с парамагнитными, часто случается, что число атомов лигандов в ком- [c.371]

В предыдуш,их разделах было выдвинуто специальное требование относительно того, чтобы отдельные парамагнитные атомы одной молекулы или соседних молекул не влияли за счет создаваемых ими магнитных полей друг на друга другими словами, предполагалось достаточное магнитное разбавление. Для большинства координационных комплексов атмосфера атомов лигандов, окружаюш их ион переходного металла, обеспечивает такое магнитное разбавление, но нам следует ознакомиться и с теми случаями, когда ограничения, связанные с магнитным разбавлением, устранены. Если парамагнитные центры в веществе могут влиять друг на друга, возникают эффекты двух связанных между собой типов — ферромагнетизм и антиферромагнетизм. Влияние соседних магнитных диполей друг на друга проявляется в том, что они стремятся расположить соседние с ними магнитные диполи так, чтобы они были направлены либо в ту же самую сторону, либо в противоположную. Если на некоторое время пренебречь орбитальным угловым моментом иона и учитывать только спиновые угловые моменты двух соседних ионов, 1 и 3 , то можно описать взаимодействие между ними, отметив, что возникают два [c.402]

Помимо рассмотренных выше диамагнитного и парамагнитного эффектов, существуют и более сложные типы магнитного поведения. Наиболее важными из них являются ферромагнетизм и антиферромагнетизм. Мы не будем обсуждать эти явления в настоящей книге. [c.417]

Ферромагнетизм и антиферромагнетизм. Парамагнетизм, рассмотренный выше, наблюдается в твердых телах тогда, когда атомы или ионы обладают магнитным моментом и когда между этими носителями момента либо нет взаимодействия вовсе, либо существует слабое взаимодействие. Но в кристаллич. решетках твердых тел наиболее часто имеет место весьма сильное взаимодействие между атомами (или ионами). Если эти частицы обладают собственным магнитным моментом, то в результате их взаимодействия даже при полном отсутствии внешнего магнитного поля, но нри достаточно низких темп-рах, магнитные моменты частиц оказываются определенным образом ориентированными по отношению друг к другу. [c.509]

Как уже отмечалось, рассмотренные явления диамагнетизма, ферромагнетизма и антиферромагнетизма очень редко встречаются в чистом виде и налагаются друг на друга самым причудливым образом, что, разумеется, очень осложняет картину. Особенно важно иметь в виду, что в обычных условиях жидкие и твердые тела зачастую содери<ат в себе мельчайшую пыль, в состав которой входят частички окалины, т. е. преимущественно ферромагнитных и фер- [c.511]

Ферромагнетизм и антиферромагнетизм в биядерных мостиковых комплексах [c.231]

Молекулярно-орбитальная теория косвенного обмена является ключом к пониманию противоположной природы ферромагнетизма и антиферромагнетизма биядерных и полиядерных мостиковых комплексов. Типичные комплексы такого рода содержат ионы металла, имеющие по две мости-ковые связи с атомами, несущими неподеленные пары (например, кислородом и азотом). В качестве примера можно привести ядерные комплексы [43—45] [c.231]

Проблемы ферромагнетизма и антиферромагнетизма — другой круг вопросов, для решения которых необходимо рассматривать статистику ближайших соседей в решетке. [c.375]

В последнее время появились данные, свидетельствующие о возможности появления в высокоупорядоченных органических структурах более сильных магнитных эффектов типа ферромагнетизма и антиферромагнетизма, свидетельствующих о коллективных спиновых взаимодействиях. В спектрах магнитного резонанса это приводит к появлению чрезвычайно широких (сотни и тысячи эрстед) линий весьма большой интегральной интенсивности. Впервые эти эффекты были обнаружены на биополимерах — нуклеиновых кислотах и нуклеопротеидах [20, 21], а затем на синтетических полимерах с сопряженными связями [22, 23]. Появление широких линий сопровождается возникновением положительной статической магнитной восприимчивости, насыщающейся в сравнительно слабых магнитных полях. Следует отметить, что могут быть случаи, когда резонансная линия уширяется настолько, что становится ненаблюдаемой, и об ее аномальных магнитных свойствах можно судить только по статическим измерениям [23]. Ряд данных [24, 25] позволяет сделать вывод о том, что появление эффекта связано со структурными характеристиками изучаемых объектов. Удалось обнаружить закономерные изменения магнитных свойств биологических структур в ходе некоторых важнейших биологических процессов [26]. Полученные данные были позднее подтверждены в ряде лабораторий (см., например, [27, 28]). [c.222]

В заключение отметим, что существующие микроскопические теории антисегнетоэлектричества основываются на таких же предпосылках (общей динамической теории кристаллической решетки, учитывающей ангармонизм), как и теория сегнетоэлектричества. Теория сегнетоэлектричества и антисегнетоэлектричества представляет одну из общих и очень сложных задач физики твердого тела. Разработана она менее полно, чем теория ферромагнетизма и антиферромагнетизма (с м. гл. VI). [c.278]

В принципе возможны три различные ситуации. Неспаренные электроны могут находиться на столь большом расстоянии друг от друга, что между ними отсутствует взаимодействие они могут быть сгруппированы в кластеры, внутри которых имеется взаимодействие, но его нет между кластерами наконец, электроны могут находиться столь близко друг от друга, что существует значительное взаимодействие во всем объеме вещества. В первой и второй ситуациях нетрудно построить детерминант для секулярного уравнения, найти энергетические уровни и затем прямо решить уравнение (17.62). В третьем случае сумма, входящая в гамильтониан, должна включать авогадрово число членов то же самое относится и к произведениям спиновых функций. Получающиеся уравнения не поддаются решению методами, которые изложены здесь. Они требуют применения методов зонной теории твердого тела. Результаты зонной теории позволяют описывать такие свойства, как ферромагнетизм и антиферромагнетизм, наряду с обычными диамагнетизмом и парамагнетизмом. Экспериментально ферромагнетизм проявляется в способности вещества сохранять объемную намагниченность. Теоретически он получается, когда состояние с максимальным значением полного углового момента, для совокупности спинов в макроскопическом объеме вещества, оказывается основным состоянием. Антиферромагнетизм возникает, когда состояние с минимальным значением полного углового момента оказывается основным состоянием и представляет собой частный случай диамагнитного состояния. [c.378]

L — полный орбитальный угловой момент, а S —полный спиновый угловой момент (в единицах k /2я) набора электронов в атоме (стрелка показывает, что это векторные величины единицей магнитного момента является здесь магнетон Бора=0,927-10" эрг1гаусс). Наличие Набора таких магнитных диполей придает парамагнитному веществу его характерное свойство на него действует сила в направлении магнитного поля, т. е. в направлении, противоположном действию силы на диамагнитное вещество. Это приводит также к закону Кюри — Вейсса для зависимости восприимчивости (х) парамагнетика от температуры X ос1/7. Ферромагнетизм и антиферромагнетизм возникают вследствие взаимодействий между диполями соседних атомов [83, 111]. Следует указать, что, поскольку и спиновые и орбитальные угловые моменты электронов заполненных оболочек компенсируют друг друга, вследствие чего суммарные моменты равны нулю, такая система не обладает парамагнетизмом, но у нее остаются только диамагнитные эффекты именно по этой причине парамагнетизм обнаруживается только в рядах ионов переходных металлов и лантанидов. [c.371]

Ферромагнетизм и антиферромагнетизм возникают в веществах, где отдельные парамагнитные атомы или ионы расположены близко друг к другу и на поведение каждого из них сильное влияние оказывает ориентация магнитных моментов соседей. При ферромагнетизме (это название связано с металлическим железом, для которого явление ферромагнетизма наиболее типично) взаимодействие магнитных моментов таково, что все они стремятся занять ориентацию в одном и том же направлении. Это приводит к чрезвычайному возрастанию магнитной восприимчивости вещества по сравнению с тем ее значением, которого можно было бы ожидать для независимого поведения отдельных магнитных моментов. Ферромагнетизм обычно наблюдается для, пе реходиых металлов, а также для некоторых из их соединений. [c.433]

Ферромагнетизм и антиферромагнетизм. Ферромагнитные вещества обладают самопроизвольным магнитным моментом. Это1 самопроизвольный магнитный момент на единицу объема называется намагниченностью насыщения и совместно с индукцией насыщения Вз(=4л М,) обычно используется для описания свойств вещества. В отличие от диамагнетизма и парамагнетизма магнитная восприимчивость здесь применяется реже чаще пользуются удельной намагниченностью а, , которая определяется соотношением ст ,= , где М — намагниченность, б — плотность. [c.194]

Обычно принимают, что обменные силы между электронами, отображенными эмпирически полем Вейсса, вызывают взаимодействие между элементарными магнитами, которое является основной причиной появления ферромагнетизма и антиферромагнетизма. Существуют несколько теорий этого явления наиболее важными из них являются модель Гейзенберга, развитая в основном Ван-Флеком, теория коллективизированных электронов Стонера и Воль-фарта и теория Зинера . Все эти теории имеют свои преимущества и недостатки, которые здесь рассматриваться не будут (см. оригинальную литературу [43]). [c.195]

Для молекул с атомными связями выполняется в общем правило Льюса при четном общем числе электронов общий магнитный момент молекулы равен нулю, при нечетном числе электронов момент равен 1,73 магнетона, т. е. соответствует магнитному спиновому моменту электрона. (Исключение из этого правила представляют молекулы О2 и N0). В кристаллических решетках, построенных из атомов или сильно деформированных ионов, соотношения оказываются болев сложными. Обнаруживающиеся в них влияния на парамагнетизм еще не выяснены окончательно. Предположение о том, что явления ферромагнетизма и антиферромагнетизма определяются взаимным магнитным сопряжением атомов, обусловленным атомными связями, простирающимися через всю кристаллическую решетку, кажется хорошо обоснованным. Ферромагнетизм проявляется, если существуют атомные связи с параллельными электронными спинами (в противоположность обычному случаю ). Проходящие через весь кристалл атомные связи с антипараллельными спинами обусловливают антиферромагнетизм. Во многих случаях на основании изучения магнитных свойств оказывается возможным сделать однозначное заключение о строении. Это следует показать на нескольких примерах. [c.341]

Любой ион, атом или молекула, которые содержат один или несколько неспаренных электронов, являются /гаражагн тньшм. Это значит, что любой материал в котором они находятся, будет втягиваться в магнитное поле. В тех случаях, когда парамагнитные атомы или ионы находятся очень близко, возникает кооперативное взаимодействие и наблюдаются более сложные и более сильные формы магнетизма, в частности ферромагнетизм и антиферромагнетизм. Здесь не будут рассмотрены Эти явления, поскольку они не имеют прямых химических последствий. Вещества, которые не содержат неспаренных электронов (за небольшими исключениями, которые нас пока не интересуют), являются диамагнитными. Это значит, что все они слабо выталкиваются магнитным полем. Таким образом, измерение парамагнетизма представляет собой эффективный метод обнаружения неспаренных электронов и определения их числа в химических элементах и их соединедицх. [c.62]

Переходы второго рода установлены в следующих случаях в процессах упорядочивания и разупорядочивания в бинарных сплавах, в поведении квантовой жидкости при низких температурах (переход гелия в сверхтекучее состояние) и в явлениях сегнетоэлектричества, ферромагнетизма и антиферромагнетизма. [c.401]

Для выяснения природы кооперативных явлений ферромагнетизма и антиферромагнетизма современная теория использует некоторые специальные модели, допускающие последовательное статистическое рассмотрение. Особенно важное значение здесь имеет модель Изинга [-в], основанная на рассмотрении взаимодействия электронных спинов в кристаллической решетке. Теория ферромагнетизма, исходящая из модели Изинга, была развита Онзагером [ ]. Обзор теории ферромагнетизма, основанной на этих работах, дан в статьях Ньюэлла и Монтролла [2 ] и Ю. Б. Румера [ ]. [c.401]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология