МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА МОЛЕКУЛ Магнитный момент и магнитная восприимчивость молекулы

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]

Однако диамагнитные и парамагнитные полимеры — это слабо магнитные вещества. Для практического использования эластичные магнитные материалы должны обладать сильным магнетизмом, сопоставимым с ферромагнетизмом элементов переходной группы таблицы Менделеева. Возникает вопрос — можно ли придать чистым полимерам свойства сильно магнитного вещества. Для чистых полимеров этого сделать не удается, так как тепловое движение легко разрушает ориентирующиеся во внешнем поле магнитные моменты отдельных электронов, атомов и молекул. Дезориентирующее действие теплового движения объясняется тем, что энергия теплового движения даже в сильном магнитном поле напряженностью Я=10 А/м примерно в 15 раз больше ориентирующего воздействия магнитного поля при температуре 10 К. Именно поэтому полимеры имеют малую магнитную восприимчивость. Если бы по какой-либо причине ориентация магнитных моментов не нарушалась в результате теплового движения, то полимеры могли бы иметь намагниченность не меньшую, чем ферромагнитные материалы [4]. [c.10]

Магнитные свойства молекулы, находящейся в определенном состоянии, характеризуются прежде всего двумя характеристиками— вектором магнитного момента и и тензором магнитной восприимчивости X- [c.441]

Среди методов исследования магнитных и электрических свойств наибольшее применение в химии получили измерения магнитной восприимчивости и дипольного момента молекул. [c.187]

Строение молекул изучают физическим и химическим методами. Из физических свойств наибольшее значение имеют погло-ш,ение и отражение различных излучений (рентгеновские, электронные, нейтронные лучи), спектры поглощения и испускания широкого диапазона частот, магнитные и электрические взаимодействия (магнитная восприимчивость и проницаемость, электрические моменты диполей и поляризация), механические, тепловые, электрические и др. Для заключения о строении вещества сопоставляют информацию, полученную разными методами. Рассмотрим некоторые физические методы исследования. [c.63]

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]

Свойство парамагнетизма легко объяснить, если предположить, что еще в отсутствие внешнего магнитного поля молекула обладает собственным магнитным моментом. При наличии поля магнитные моменты выстраиваются вдоль него, усиливая напряженность. При температуре, отличной от нуля, тепловые движения молекул нарушают строгую направленность моментов вдоль поля. Поэтому восприимчивость % зависит от температуры. Основанная на этой модели теория парамагнетизма подтверждается экспериментальными данными. [c.101]

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]

Известно, что молекулы воды обладают определенной магнитной восприимчивостью и под влиянием магнитного поля способны изменять свой магнитный момент. Об изменении свойств воды, подвергнутой магнитной обработке (ее электропроводности, вязкости), свидетельствуют работы многих авторов [72—78]. Эти изменения связывают со структурными явлениями, разобщением существующих [79, 80] или возникновением новых [74] ассоциатов молекул, в результате чего смачиваемость твердых поверхностей уменьшается [81, 82]. [c.120]

Естественный вывод, который, пожалуй, можно сделать из этих данных, заключается в том, что отклонения от аддитивности для смесей диамагнитных жидкостей невелики, и некоторые отклонения имеют место там, где получаются явные химические изменения и между диэлектрическими и магнитными свойствами бинарных жидких смесей не существует параллелизма. Возможно, что последний вывод не совсем правилен, ибо заметные отклонения в диэлектрических свойствах встречаются только у молекул с постоянным моментом, но, как будет показано ниже, даже смеси парамагнитных молекул имеют примерно линейный ход восприимчивости с концентрацией. [c.66]

Диамагнетизм органических соединений. Диамагнетизм является свойством всех органических молекул, обусловленным индукцией в атомах и молекулах под влиянием внешнего магнитного поля магнитных моментов, противоположных полю (и независящих от температуры). Молекулярная диамагнитная восприимчивость определяется указанным выше образом при помощи весов Гюи и обозначается знаком минус. [c.132]

Все молекулы и атомы с четным числом электронов, в которых магнитные моменты компенсированы, обладают исключительно диамагнетизмом. Ввиду того что большинство электронов молекул локализованы у атомов, общий эффект, измеренный в виде молекулярной диамагнитной восприимчивости, можно вычислить аддитивно из атомных постоянных и инкрементов для двойных, тройных связей и т.д. способом, очень похожим на применяемый в случае молекулярной рефракции и других физических свойств (П. Паскаль, 1910 г.). Были составлены таблицы с такими атомными постоянными и инкрементами. Об их применении при определении свободных радикалов было сказано выше. [c.132]

Магнитные моменты молекул и ионов определяются магнитными свойствами веществ. Под действием магнитного поля любое вещество становится магнитным, т. е. стремится к перемещению. Диамагнитными называются вещества, которые в неоднородном магнитном поле отталкиваются в направлении силовых линий малой плотности, а парамагнитными — те вещества, которые притягиваются в направлении силовых линий максимальной плотности. Так называемые ферромагнитные вещества притягиваются к одному из полюсов магнита. С помощью показанного на рис. 34 экспериментального устройства измеряют магнитную восприимчивость веществ, которая отрицательна в случае диамагнитных и положительна в случае парамагнитных веществ. (Точное определение этой величины и описание экспериментальных методов даются в учебниках физической химии.) [c.106]

Диамагнетизм органических соединений. Диамагнетизм является свойством всех органических молекул, обусловленным индукцией в атомах и молекулах нод влиянием внешнего магнитного поля магнитных моментов, противоположных нолю (и независящих от температуры). Молекулярная диамагнитная восприимчивость [c.132]

Основные постулаты и уравнения. В классической теории молекула может быть охарактеризована рядом физических характеристик, например энергией образования из свободных атомов (или энергией диссоциации на свободные атомы), электрической поляризуемостью, магнитной восприимчивостью, электрическим диполь-ным моментом и некоторыми другими. Связь этих и некоторых других свойств молекул с их строением в классической теории устанавливается следующим постулатом. [c.48]

В классической физике рассматривались магнитные свойства макротел и были введены соответствующие понятия — понятие магнитного момента макротела, магнитной восприимчивости, магнитной проницаемости и др. Некоторые из этих понятий классической физической теории были в дальнейшем перенесены и на атомы и молекулы. Были сделаны попытки создать классическую теорию таких основных свойств микрочастиц, как, например, магнитный момент или магнитная восприимчивость атома илц молекулы. Хотя работы в этом направлении привели к известному успеху, однако только применение квантовой механики позволило создать теорию магнитных свойств атомов и молекул, способную объяснить наблюдаемые экспериментально основные факты и закономерности. [c.441]

Кроме диамагнетиков в клетках содержатся парамагнетики - вещества, намагничивающиеся по направлению магнитного поля и втягивающиеся в него. Парамагнитными свойствами обладают все атомы и молекулы, имеющие нечетное число электронов, полный магнитный момент которых отличен от нуля. К парамагнетикам относятся калий, другие щелочные металлы, алюминий, оксид азота, воздух, элементы переходной группы периодической системы, многие редкоземельные элементы и некоторые смешанные соединения. Парамагнитной является молекула кислорода, так как в ней имеются два неспаренных электрона. В отсутствие магнитного поля магнитные моменты у парамагнетиков обычно ориентированы хаотически по всем направлениям, макроскопическая намагниченность отсутствует. Однако в магнитном поле эти моменты ориентируются преимущественно в направлении поля, что приводит к суммарной намагниченности вещества, т. е. внутри парамагнитного тела к действию внешнего поля добавляется действие возникающего в образце магнитного момента (намагниченности). Ввиду того, что магнитные моменты ориентируются в направлении поля и увеличивают его, парамагнитная восприимчивость - величина положительная, [c.30]

Необходимо также учитывать, что кластерные системы, к которым относится и рассматриваемый комплекс, являются киральными (средами с пространственной дисперсией [53]). Последнее обуславливает их особые электродинамические свойства. Сверхпроводящие киральные среды обладают высокой электромагнитной восприимчивостью. Поэтому ток, возникающий в структуре под действием сверхслабых электромагнитных полей (в радиодиапазонах), индуцирует в них не только переменный электрический, но и переменный магнитный момент. Переменное магнитное поле киральной структуры оказывает существенное влияние на 5-Т-эво-люцию образующихся в системе радикалов и триплетных состояний молекул. [c.167]

Соединения II и IV наз. 1 мс-изомерамп, а I и III — транс-шоие мж. Чем сложнее состав молекулы, тем больше возможностей для проявления изомерии. Так, для К. с., содержащего во внутренней сфере 6 различных аддендов, могут существовать 15 геометрически изомерных форм. У многоядерных соединений возможности проявления геометрич. изомерии особенно широки. В большинстве случаев геометрич. изомеры различаются химич. свойствами (см. Трансвлияние), растворимостью, магнитной восприимчивостью, дипольными моментами. [c.331]

На свойства диамагнитных веществ напряженность магнитного поля и температура не оказывают влияния. На парамагнитные вещества внешнее машитное поле пе влияет, но магнитная восприимчивость их зависит обратно пропорциопалыю абсолютной температуре. Это объясняется следующим образом, Каждая частица парамагнитного вещества обладает постоянным магнитным моментом, опр еделяемым числом неспаренных электронов. В отсутствие внешнего магнитного поля суммарный магнитный спиновый моме1 т равен нулю вследствие хаотического направления спинов, а нри наложении магнитного поля происходит ориентация спинов, атомов н молекул в магнитном поле. Повышение температуры ослабляет ориентацию во внешнем магнитном поле, и парамагнетизм уменьшается в соответствии с формулой (закон Кюри) [c.195]

Изменение физических свойств воды — ее структуры, плотности, поверхностного натяжения, вязкости и др. при воздействии магнитного поля зависит от магнитной восприимчивости воды и содержания в ней ионов. Оценить теоретически магнитную восприимчивость, поляризационный магнитный момент и энергию взаимодействия (в нашем случае — гидратация ионов воды) позволяют методы физической химии. Кроме того, поляризационный момент молекулы зависит от направления линий магнитного поля, то есть имеет место анизотропия диамагнитной восприимчивости многоатомных молекул. На практике анизотропия молекул означает, что поляризация различных молекул и ионов возможна при воздействии магнитного поля изменяющихся направлений — переменного магнитного поля. Исходя из этого для снижения коррозионной активности одной жидкости (в данном эксперименте для пластовой воды горизонта Сеноман) достаточно воздействия магнитного поля постоянного направления, для другой (подтоварная вода с ЦПС БКНС-3) — переменного магнитного поля. [c.71]

ХИМИИ, не в состоянии сделать что-либо радикальное в усовершенствовании и приближении к задачам химии того аппарата, который в настоящее время не является достаточно эффективным для решения этих задач. Следовательно, на Академию Наук и в первую очередь на физиков-теоретиков мы вправе возложить надежды в области приближения современной теории к задачам химии в частности, возложить надежды на разработку таких, может быть и весьма приближенных, методов, основанных на принципах квантовой механики, которые позволили бы проводить без излишних громоздких выкладок хотя бы относительную оценку и анализ тех или иных обобщений, вытекающих из практики. Желательно было бы, чтобы этот аппарат позволил нам связать такие свойства мо,пекулы, проявляющиеся в их способности к тем или иным химическим превращениям, с довольно уже большим материалом, характеризующим их физические свойства, в частности с такими физическими характеристиками этих молекул, как, например, дипольные моменты, рефракция, магнитная восприимчивость, спектры и т. д. [c.344]

М агнштш.е свойства вещества характеризуются для слабомагннтных тел магнитно й восприимчивостью )( и собственным магнит-н ы м моментом атомов и молекул р. Характеристиками сильно магнитных тел слу5кат н а м а г -н и ч 0 п п о с т ь насыщения 0 , а такжо величины, определяющие гистерезис. [c.502]

За электрические свойства молекул ответственны их дипольные моменты и поляризуемости. Поляризуемости и гирации (см. [ ]) определяют оптические свойства молекул. Поведение молекул в магнитном поле зависит от их магнитных моментов и диамагнитных восприимчивостей. В случае малых молекул теоретическое рассмотрение этих свойств основывается на их аддитивности. Каждой химической связи или группе атомов можно приписать присущие им значения вектора дипольного момента 1, тензора поляризуемости а,, и т. д. Такого рода аддитивность действительно приближенно соблюдается у молекул, не содержащих сопряженных связей (см., например [ ]). В следующем приближении необходимо учитывать взаимодействие связей — скажем, дипольных моментов. На основе экспериментальных данных, относящихся к ограниченной совокупности молекул, строится полуэмпирическая теория, позволяющая вычислить физические постоянные для гораздо более обширной совокупности молекул. [c.272]

В случае электрических свойств с электрическим моментом молекулы непосредственно связан температурный коэфициент диэлектрической постоянной. Подобным же образом, в случае магнитных свойств величиной, непосредственно связанной с магнитным моментом молекул, является температурный коэфициент молярной восприимчивости. Положение при этом несколько усложняется взаимодействием элементарных магнитиков между собой. Однако экспериментально найдено, что обычно молярная воспри- [c.281]

Пограничная область вопросов между физическим и химическим аспектами классической теории строения молекул относится к установлению связи некоторых свойств молекул (или соответствующих веществ) с их строением, описываемым в понятиях химического аспекта теории. Здесь необходимо отметить основные работы, устанавливающие связь между строением молекул и следующими свойствами веществ или отдельных молекул мольным объемом, мольной теплоемкостью (Копи, 1855), мольной рефракцией (Бёрт-ло, 1856, Брюль, 1879), теплотой образования (Томсен, 1886), магнитной восприимчивостью (Паскаль, 1910), электрическим диполь-ным моментом (Дж. Дж. Томсон, 1923), тензором поляризуемости (Мейер и Оттербейн, 1931). [c.19]

Осцилляторами реакций окисления-восстановления могут быть вещества и соединения, отличающиеся высокой реакционной способностью и обеспечивающие непрерывный процесс переноса электронов. Такими свойствами обладают прежде всего свободные радикалы. Они представляют собой отдельные атомы, их группы, молекулы, имеющие на внешней (валентной) орбитали неспаренный электрон. Способность осуществлять цепную реакцию обусловлена у них нескомпенсиро-ванными магнитными моментами неспаренных электронов, а легкость и быстрота вступления их в химическую реакцию -наличием свободной валентности. Характерным свойством свободных радикалов, связанным с электронным спиновым магнетизмом, является также их парамагнетизм. В отличие от большинства органических веществ клеток, являющихся диамагнетиками, отталкивающимися от магнита и ослабляющими поле, свободнорадикальные парамагнетики притягиваются полем и усиливают его. Особую роль могут играть радикалы с ферромагнитными свойствами, у которых величина добавочного поля в поле магнита ниже точки Кюри круто возрастает во много раз. При усилении поля магнита можно добиться увеличения добавочного поля, но лишь до определенного предела, после которого наступает насыщение. Выше точки Кюри ферромагнетики приобретают свойства парамагнетиков. Для определения зависимости магнитной восприимчивости от поля значение намагниченности следует разделить на соответствующие значения магнитной восприимчивости. Восприимчивость резко возрастает в области малых полей, достигает максимума, а затем убывает. [c.79]