Паули магнитный момент

ЭПР свободных электронов связан с парамагнетизмом их спинов. По этой причине его также называют электронным спиновым резонансом (ЭСР). Электроны на полностью заполненных молекулярных орбиталях вообще ие вносят вклад в магнитный момент, поскольку, согласно принципу Паули, спаренные спины компенсируют друг друга. Если, однако, связь разорвана вследствие гомолитического разрыва, то образуются свободные радикалы с неспаренными электронными спинами, которые и детектируются. Свободный электрон обладает магнитным моментом ц, равным [c.157]

Электронные конфигурации есть просто описание того, сколько электронов находится на каждой орбитали, их задание не подразумевает еще какого-либо определенного значения спина ЭТИХ электронов. Если орбиталь полностью заполнена, т. е. на ней находятся два электрона, то они должны иметь, согласно принципу Паули, спиновые квантовые числа Шз, равные соответственно и — /2, и для этих спинов будет отсутствовать полный спиновый угловой момент, а следовательно, и магнитный момент. Однако если имеются два электрона на двух вырожденных я-орбиталях, то они могут находиться либо оба на одной орбитали (в этом случае они имеют противоположно направленные спины), либо один из них может находиться на п(х) , другой на л ( )-орбитали. В последнем случае они могут иметь, а могут и не иметь противоположно направленные спины. Поэтому для так называемых неполностью заполненных оболочек электронов может осуществляться более одного распределения спинов и, следовательно, более одного энергетического состояния. [c.102]

О положительном перекрывании атомных орбиталей и образовании связывающей молекулярной орбитали. Результирующая молекулярная орбиталь (МО) может быть записана в виде суммы = А0(1вд) + Л0(18 ,). Сам факт образования химической связи говорит о том, что уровень связывающей МО лежит ниже по энергии, чем исходные уровни 18-Л0 в изолированных атомах (рис. 3.4). В соответствии с принципом минимума энергии в молекуле водорода в основном состоянии связывающая МО заселена двумя электронами. При этом принцип Паули требует, чтобы эти электроны имели противоположные спины. Тогда молекула не имеет постоянного магнитного момента, что подтверждается экспериментально. Если пренебречь межъядерным и межэлектронным отталкиванием в молекуле, то очевидно, что энергия связи соответствует удвоенной разности энергий атомной орбитали 1в и молекулярной орбитали МО . [c.47]

Жл, а магнитный момент нейтрона ал = —1,91 Жп. Строгая теория учета влияния пс-мезонного поля на взаимодействие нуклонов с электромагнитным полем в настоящее время ще отсутствует, поэтому приходится учитывать такое взаимодействие феноменологически путем формального введения экспериментальных значений магнитных моментов в нерелятивистское уравнение типа Паули и в операторы, определяющие спин-орбитальное взаимодействие нуклонов с электрическим полем. [c.299]

В 1924 г. Паули для того, чтобы объяснить сверхтонкую структуру атомных спектров, предположил наличие у ядер магнитного момента и связанного с ним момента количества движения. Величина этих моментов в 10 —-10 раз меньше, чем величина магнитных моментов электронов, которые обусловливают [c.9]

Мы знаем, в чем главная причина различия этих двух явлений. Два электрона, участвующие в образовании химической связи, должны в соответствии с принципом Паули иметь противоположные значения магнитных моментов (спинов). Но, поскольку при поглощении света поглощается столь много энергии, что один из этих электронов может переместиться совсем в другую часть молекулы, взаимная ориентация электронных спинов уже не лимитируется принципом Паули. Как и раньше, они могут остаться ориентированными противоположно друг другу подобно двум магнитам, поля которых компенсируют друг друга. Такое состояние называется синглетным , или синглетом . Но электронные спины могут стать и параллельными друг другу, так что их магнитные поля складываются и усиливают друг друга. Такое состояние мы называем триплетным , или просто триплетом . Мы знаем, что флуоресценция наблюдается при испускании света молекулами, которые находятся в синглетном состоянии как в начале, так и по завершении процесса. Для фосфоресценции, напротив, необходим переход из триплетного состояния в синглетное, или наоборот. Очевидно, что необходимость изменить ориентацию электронного спина сильно затрудняет испускание света, поэтому оно и протекает более медленно. [c.143]

Эффекты, рассмотренные в двух предшествующих разделах, не дают расщепления уровней атома и поэтому могут приводить к сверхтонкой структуре только в случае наличия нескольких изотопов. Но сверхтонкая структура наблюдалась и у атомов, не имеющих изотопов, например у висмута, поэтому необходимы дополнительные гипотезы для ее описания. Такая гипотеза была предложена в 1924 г. Паули который постулировал, что ядро само по себе имеет спиновый и связанный с ним магнитный моменты. Предполагается, что ядро с данными X Л М имеет всегда один и тот же спин, обозначаемый 1, но что различные типы ядер имеют различные спины. Эта гипотеза ядерного спина нашла себе важное применение в теории молекулярных спектров, так что в настоящее время она составляет неотъемлемую часть атомной теории. [c.400]

В частицах с четным числом электронов суммарный спин равен нулю, так как по принципу Паули число электронов со значениями квантового спинового числа -V2 и —V2 одинаково. В соответствии с этим результирующий спиновый магнитный момент такой частицы также равен нулю. [c.13]

Спин электрона и принцип Паули. Как было показано выше, для описания атомной орбитали, т. е. пространства, в котором может находиться электрон в атоме, необходимо иметь три квантовых числа. Чтобы полностью описать систему электрон в атоме , нужно ввести четвертое, спиновое квантовое число Шв, поскольку электрон обладает собственным магнитным моментом, который квантуется по направлению параллельно или противоположно приложенному магнитному полю . Магнитный момент определяется выражением [c.35]

В ГЛ. 1 сформулировано правило, согласно которому электронные пары стремятся расположиться так, чтобы они были максимально удалены друг от друга. Обоснованием этого правила служит принцип Паули — основной принцип, описывающий поведение электронов, которое зависит от важного свойства электрона, называемого спином. Кроме таких характеристик, как масса и заряд, электроны имеют еще магнитные свойства, а именно магнитный момент, который может приобретать только два значения, равных по величине, но противоположных по знаку. Возникновение магнитного момента можно себе представить как результат вращения электрона относительно собственной оси, причем вращение может быть как по часовой, так и против часовой стрелки. Следовательно, движущийся электрический заряд в форме электрона порождает магнитный момент с двумя противоположными ориентациями. [c.36]

Установлено, что при рассмотрении магнитных моментов комплексных соединений можно удовлетворительно применять метод, согласно которому электроны атомов (электроны, которые не участвуют в образовании связи) относят к стабильным орбиталям, не использующимся в качестве связывающих орбиталей. Отнесение происходит в соответствии с максимумом устойчивости, определяемой правилами Хунда для атомов (разд. 5.3) . в частности, электроны распределяются по эквивалентным орбиталям таким образом, чтобы получить максимальное число неспаренных электронных спинов, допустимое принципом исключения Паули. Экспериментально установленные значения магнитных моментов часто можно использовать для выбора одной из нескольких возможных электронных структур комплексного соединения. Применение этого магнитного критерия к октаэдрическим и квадратным комплексам дано в следующих разделах. [c.814]

По причине своего негативного характера этот принцип называют иногда запретом Паули. Этот запрет означает, что любым двум электронам атома запрещено быть во всех отношениях похожими друг на друга, что все они дифференцированы и отличаются друг от друга а) либо нахождением в разных квантовых (энергетических) слоях (то есть различным общим запасом энергии, различным значением главного квантового числа п и различным принципиальным удалением от ядра) б) либо нахождением в разных энергетических подуровнях (то есть различием в энергетической характеристике, различными значениями mvr, различием в значениях побочного квантового числа к, различными формами орбит) в) либо нахождением в разных энергетических состояниях (то есть еще некоторым, хотя и менее значительным, различием в энергетической характеристике, различными магнитными моментами, различными дозволенными поворотами орбит в магнитном поле) г) либо [c.117]

Оказывается, 46 из 47 электронов атома серебра в результате действия принципа запрета Паули организованы так, что их суммарный магнитный момент равен нулю. Поэтому магнитный момент атома Ag определяет один электрон. При вращении любое заряженное тело превращается в магнит. Это относится и к микроскопическим частицам. Правда, существует (точнее, может существовать) количественное различие. Величина магнитного момента пропорциональна моменту импульса. Если последний является орбитальным, то коэффициент пропорциональности (он называется гиромагнитным отношением [c.271]

Приведение выражения (8.3.7) к приближенной форме, содержащей обычные спиновые операторы, и сложно, и до конца не ясно (приложение IV). Тем не менее таким образом можно получить гамильтониан типа гамильтониана Паули, отдельные слагаемые которого можно классически интерпретировать как взаимодействия поле — диполь, диполь — диполь и т. п. Такой интерпретацией можно воспользоваться далее (хотя это, по-видимому, и довольно ненадежно) для выписывания гамильтониана, в котором одна или обе частицы являются атомными ядрами, при условии, что ядерные спины и магнитные моменты рассматриваются как чисто феноменологические величины, значения которых берутся непосредственно из эксперимента. От такого гамильтониана совсем просто перейти к приближенному гамильтониану произвольной многочастичной системы, в котором учитываются, таким образом. [c.268]

Принцип исключения Паули требует, чтобы на одной орбите находилось не более двух электронов, причем два электрона на одной орбите должны иметь противоположные спины и, таким образом, взаимно нейтрализовать свои магнитные моменты. Наиболее стабильной орбитой в каждом атоме является Is-орбита в /С-оболочке. В атоме водорода в основном состоянии на этой орбите находится один электрон, спиновый магнитный момент которого делает одноатомный газообразный водород парамагнитным. В атоме гелия в основном состоянии 1 s-орбита занята двумя электронами. [c.31]

В соответствии с принципом Паули эти два электрона имеют противоположные спины. Вследствие этого гелий диамагнитен спиновые магнитные моменты двух электронов компенсируют друг друга Как показал детальный анализ з, для образования прочной связи необходимо, чтобы спины двух электронов были антипараллельными. Молекула водорода диамагнитна, как атом гелия. Два атома водорода приближающиеся друг к другу, могут образовать стабильную молекулу в том случае, если два электрона имеют противоположные спины. Если спины параллельны, то атомы будут отталкиваться друг от друга энергия взаимодействия двух атомов изображена ка рис, 7 верхней сплошной кривой. Обычно принято называть два электрона с противоположными спинами спаренными, если они занимают одну и ту же орбиту в атоме или участвуют в образовании связи. [c.31]

ЭТО принимается в расчете, не меняется. Подобные собственные функции называют симметричными функциями. Собственная функция состояния, в котором связь не образуется, напротив, меняет знак при обмене электронов она антисимметрична. Для того чтобы полностью охарактеризовать механизм двухэлектронной связи, необходимо учесть еще два фактора электронный спин и запрет Паули. Под электронным спином подразумевают механический импульс собственного вращения электрона, с которым связан и магнитный момент. Последний квантован по направлению и может для электрона с чисто спиновым моментом (т. е. в отсутствие импульса вращения по орбите) устанавливаться во внешнем магнитном поле только в двух положениях — параллельно или антипараллельно к вектору силы поля. [c.20]

Хотя химические свойства редкоземельных элементов очень схожи, их магнитные свойства, определяемые главным образом числом электронов в 4/-оболочке, могут резко различаться. В той же табл. 8.1 приведены термы основных состояний, энергии первых возбужденных уровней иона, -факторы Ланде, магнитные моменты и эффективные магнитные моменты трижды ионизированных атомов редкоземельных элементов. Термы основного состояния редкоземельных ионов подчиняются правилам Хунда, а именно а) конфигурация спинов имеет максимально возможный полный спин 5 б) орбитальный момент имеет максимально возможное (с учетом правила (а) и принципа Паули) значение в) полный угловой момент J равен Ь — 8, если оболочки заполнены менее чем наполовину (п<7), и У = Ь + 5, если они заполнены больше чем наполовину (п>1). [c.339]

В том же году Паули сформулировал принцип запрета, согласно которому на одной устойчивой орбитали может находиться не более двух электронов, причем в этом случае спины электронов, а следовательно, их угловой и магнитный моменты должны иметь противоположные направления или, как [c.23]

Согласно принципу исключения Паули (1925), на орбитали может находиться не больше двух электронов, которые должны иметь противоположные спины. Спином называется свойство электрона вращаться вокруг своей собственной оси в одном или в другом направлении. Благодаря этому вращению (и наличию электрических зарядов) электроны имеют магнитные моменты (спиновые), т. е. они ориентируются в магнитном поле либо в направлении поля, либо в противоположном направлении. Два электрона с противоположными спинами (11), занимающие одну и ту же орбиталь, имеют одинаковые квантовые числа п, I и т, но отличаются своими спиновыми квантовыми [c.82]

Бо избежание отказа от всех законов сохранения Паули постулировал, что при р-распаде вместе с каждой р-частицей вылетает еще одна неизвестная и ненаблюдаемая частица. Свойства, приписываемые этой гипотетической частице, получившей название нейтрино, таковы, что обеспечивают соблюдение всех законов сохранения. Предполагается, что нейтрино обладает нулевым зарядом, спином, равным /г, подчиняется статистике Ферми эта частица уносит соответствующие доли энергии и импульса, необходимые для выполнения законов сохранения. Поскольку нейтрино ускользает от наблюдения обычными ядерными методами, необходимо предположить, что эта частица обладает очень малой или даже нулевой массой покоя и очень малым или равным нулю магнитным моментом. Верхний предел массы покоя нейтрино можно определить путем тщательного измерения максимальной энергии Р-снектра и измерения масс исходного и конечного атомов. Для таких опытов лучше всего подходит Р-распад Н из наиболее точных опытных данных следует, что верхний предел массы покоя нейтрино составляет 200 эв (0,0004 массы покоя электрона). [c.61]

Явление ядерного магнитного резонанса обусловлено тем, что некоторые атомные ядра, кроме заряда и массы, имеют также момент количества движения, или спин. Вращающийся заряд создает магнитное поле, и в результате ядерному моменту количества движения сопутствует ядерный магнитный момент. Гипотеза о существовании ядерного спина впервые была выдвинута Паули 1] для объяснения сверхтонкой структуры атомных спектров. Долгое время ядерный магнитный резонанс изучали на молекулярных пучках при этом были получены фундаментальные сведения [c.13]

Второй тип взаимодействия между магнитными ионами, а именно, обменное взаимодействие, приводит к возникновению магнитоупорядоченных структур в кристаллах. Обменные взаимодействия имеют электростатическую природу, и вследствие действия принципа Паули электростатическая энергия взаимодействия двух электронов зависит от взаимной ориентации их магнитных моментов. [c.284]

Уравнение Шрёдингера не содержит никаких сведений о спине электрона, который является одной из его важнейших характеристик. Представление о спине, или собственном магнитном моменте электрона, было введено в физику в 1925 г. Дж. Ю. Уленбеком и С. А. Га-удсмитом. Более общее волновое уравнение, включающее спин электрона, было получено Паулем Дираком в 1928 г. Однако вследствие сложности этого уравнения предпочитают пользоваться более простым уравнением Шрёдингера, дополняя его спиновыми волновыми функциями. [c.164]

К разрешению этой дилеммы можно подойти двумя путями. Во-первых, можно предположить, что законы сохранения, такие, как, например закон сохранения количества движения, недействительны для микротел (для ядра). Во-вторых, можно предположить, что распад в действительности включает третью, пока еще не названную частицу, способную уносить оставшуюся энергию. Эта последняя идея была выдвинута в 1927 г. Паули и в дальнейшем использована Ферми в его формулировке теории бета-распада. Эта новая частица была названа нейтрино, и, для того чтобы удовлетворить известные законы сохранения и объяснить еще не исследованную природу частицы, необходимо было приписать ей отсутствие заряда, очень малый магнитный момент, очень близкую к нулю массу покоя, спин, равный половине, и соответствие статистике Ферми — Дирака. Вероятность взаимодействия с веществом частицы без заряда, магнитного момента или массы покоя практически равна нулю. Действительно, было подсчитано, что если единственной реакцией нейтрино является процесс [c.403]

Чтобы выстроить спины обоих электронов в одном направлении, необходимо, по принвдшу Паули, перевести один из электронов на возбужденный уровень и сообщить при этом атому энергию А =Ау. Эта энергия может быть сообщена атому внешним магнитным полем, взаимодействующим с собственным магнитным моментом электрона. При изменении направления спина в магнитном поле энергия электрона изменится на 2 м В. [c.152]

О. Штерна и В. Герлаха, 1922) сформулировали весьма интересную идею о наличии у электрона собственного магнитного момента. Эта идея в существенной степени уже назрела среди физиков того времени (например, в виде признания необходимости изменения тех или иных квантовых чисел на 1/2) и пусть не в столь явной форме, но высказывалась и А.Ланде, и В.Паули, и самими авторами эксперимента по расщеплению пучка атомов серебра. В опытах Штерна - Герлаха изучались атомы серебра в основном состоянии, в котором электронный угловой момент должен был бы равняться нулю. Однако в сильно неоднородном магнитном поле пучок таких атомов расщеплялся на две компоненты, что свидетельствовало о том, что у этих атомов есть какой-то магнитный момент, не связанный непосредственно с орбитальным моментом. Расщепление на две компоненты к тому же говорило о том, что для этого момента 2/ -I-1 = 2, так что / = 1/2. Этот совсем уж необычный результат заставил искать правдоподобные объяснения, что сначала привело к мысли о вращении электронов вокруг некоторой собственной оси (подобно планетам) и наличии связанного с таким вращением дополнительного момента количества движения. По этой причине дополнительный момент был назван спином (англ. to spin — вращаться подобно веретену) и обозначен символом s. Однако дальнейший анализ привел к выводу, что такое объяснение неудовлетворительно, так как тогда электрон должен был бы иметь конечные размеры, а это вызвало бы новые затруднения в построении теории. [c.132]

Если в некоторый момент времени однн из двух электронов связи удерживается у протона А, то вероятность того, что спин электрона ориентируется антипараллельно относительно спина А, будет выше, чем вероятность параллельной ориентации, поскольку электрон обладает отрицательным магнитным моментом, а протон положительным для 2 ядра фтора X справедливо то же, что и для eJ и А. Однако спины обоих электронов в соответствии с принципом Паули должны ориентироваться антипараллельно один относительно другого. Таким образом устанавливается связь между ядрами и X В такой связанной системе энергия состояния зависит от взаимной ориентации обоих ядерных спинов это проявляется в расщеплении уровня энергии (рис.1.9). Возникающее при этом различие в значениях частот переходов приводит к наблюдению двух резонансных линий, т.е. к расщеплению линий. [c.30]

Явление ядерного магнитного резонанса обусловлено тем, что некоторые атомные ядра, кроме заряда и массы, имеют также момент количества движения, или спин. Вращающийся заряд создает магнитное поле, и в результате ядерному моменту количества движения сопутствует ядерный магнитный момент. Гипотеза о существовании ядерного спина впервые была выдвинута Паули [1] для объяснения сверхтонкой структуры атомных спектров. Долгое время ядерный магнитный резонанс изучали на молекулярных пучках при этом были получены фундаментальные сведения о свойствах атомных ядер [2]. Однако результаты таких исследований представляли мало интереса для химиков, пока в 1945 г. Парсел в Гарварде и Блох в Стэнфорде независимо друг от друга не осуществили наблюдение ядерного магнитного резонанса в конденсированных средах. Парсел и др. [3] наблюдали резонанс в твердом парафине, а Блох и др. [4] — в жидкой воде. После того как в спектре этилового спирта были идентифицированы сигналы трех типов магнитно-неэквивалентных протонов [5], ядерный магнитный резонанс становится преимущественно полем деятельности химиков, и это положение сохраняется до сих пор. [c.13]

Наконец, в 1931 г. Паули была выдвинута идея, согласно которой при р-распаде вместе с электроном испускается еще одна частица, названная нейтрино. Суммарная энергия их, всегда равна разности энергий исходного и конечного ядер и выражается через iimax- Энергия распределяется между этими двумя частицами по закону случая, что и приводит к появлению-сплошного -спектра. Нейтрино представляет собой нейтральную частицу с массой покоя, близкой к нулю. Магнитный момент нейтрино также очень мал или равен нулю. Вследствий этих свойств нейтрино практически не ионизирует среду и поэ -тому не регистрируется обычными устройствами. В настоящее время эта гипотеза является общепризнанной. [c.65]

В 1924 г. Паули для объяснения особенностей в структуре атомных спектров высказал предположение о том, что ядра некоторых элементов обладают магнитным моментом. Так как проверка этого предположения имела большое значение для теории строения ядра, были сделаны многочисленные попытки исследовать ядерный магнетизм, но только в 1946 г. двум группам физиков (под руководством Блоха и Пурселла) удалось открыть метод, позволяюш жй рзучать этот эффект на протонах в веществах, находящихся в любом агрегатном состоянии. При этом вскоре выяснилось, что спектры ЯМР зависят не только от свойств самого ядра, но и от окружения, в котором оно находится, а именно от электронного экранирования ядра. Так открылась возможность изучения природы химической связи в различных молекулах, качественного указания на присутствие отдельных групп в соединениях (функциональный анализ), их количественного определения н т. д. [c.262]

Антиферромагнитное взаимодействие. Еще одно свидетельство в пользу перекрывания d-орбиталей иона металла с орбиталями лигандов в соединениях, обычно описываемых как ионные , следует из подробного анализа антиферромагнетизма, наблюдаемого, например, в окислах МпО, ЕеО, СоО и NiO. Как уже отмечалось (стр. 27), антиферромагнитные вещества при высоких температурах подчиняются закону Кюри или Кюри — Вейсса, но ниже определенной температуры (точки Нэеля) их магнитная восприимчивость не возрастает, а уменьшается при понижении те.мпературы. При помощи дифракции нейтронов было убедительно доказано, что этот эффект не может быть вызван спариванием электронов внутри каждого иона. Он объясняется способностью ионов упорядочивать свои. магнитные моменты так, что у одной половины ионов моменты направлены противоположно моментам другой половины ионов. В случае окислов между каждой парой ближайших ионов металла находится ион кислорода, и такое антипараллельное упорядочение нельзя объяснить прямым воздействием одного магнитного диполя на другой они слишком удалены друг от друга, чтобы вызвать столь значительный магнитный эффект. Поэтому полагают, что в этом взаимодействии принимают участие ионы кислорода. Рассмотрим цепь типа М +—О —М +, в которой у каждого иона металла имеется один неспаренный электрон. У иона кислорода есть пары электронов на я-орбиталях. Если d-орбиталь иона металла, на которой находится неспаренный электрон, перекрывается с л-ор-биталью иона кислорода, то его электрон может частично занимать d-орбиталь. Однако при этом спин этого электрона по правилу Паули должен стать антипараллельным спину d-электрона. Тогда спин второго л-электрона будет параллельным спину d-электрона первого иона металла. Если этот л-электрон таким же образом частично [c.89]

Паули (1925) и Гаудсмит и Уленбек (1925) предположили, что электрон, движущийся по своей орбите, одновременно вращаетоя вокруг своей оси. Далее они постулировали, что вклад спина в полный момент системы квантован с разрешенными значениями (й/2я), где 5 —спиновое квантовое число — может быть равно 1/2. Иначе говоря, спин электрона может быть ориентирован только в двух направлениях и с ним связан магнитный момент, [18 = 2в ек14лтп1с) = 2s J,в. Более поздняя теория дала выражение [5 (5 4- 1)] /2 к/2л, а для соответствующего магнитного момента спина-выражение 2 [5 ( + = У"3 магнетонов Бора. [c.35]

Паули ввёл ещё четвёртое число, для которого, казалось, нет места в пашем трёхмерном мире. Но и здесь выход был найден четиёртая координата характеризует не трёхмерную орбиту, а состояние самого электрона. Последний же обладает не только зарядом, но и вращате.ль-ным моментом количества дви кенпя, или спином, и определённым магнитным моментом, который может так или иначе располагаться по отношению к плоскости орбиты. [c.81]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология