Лантаниды магнитные свойства

Ферромагнетизм — частный случай парамагнетизма, характеризующийся тем, что ферромагнитный металл, помещенный предварительно в магнитное поле, неограниченно сохраняет свойство развивать свое собственное подобное поле. Ферромагнетизм встречается только в случае нескольких элементов — железа, кобальта, никеля и некоторых лантанидов, а также некоторых сплавов этих металлов даже с неметаллическими элементами (С, 51, А1), более слабый — у окиси железа (Рез04). Особенно сильным ферромагнетизмом обладают некоторые сплавы неферромагнитных металлов, например сплав Гейслера [c.579]

Магнитный момент таких атомов и пропорциональная квадрату магнитного момента величина, называемая парамагнитной восприимчивостью, определяются электронной структурой. Поэтому исследование поведения ионов и атомов в магнитных полях может дать сведения о строении электронных оболочек. Особенно удобным оказалось исследовать таким образом свойства трехвалентных ионов лантанидов. В самом деле, при образовании трехвалентных положительных ионов лантанидов отрываются три электрона с пятой (5 ) и шестой (б ) оболочек, а во всех оболочках, кроме четвертой, имеется четное число электронов, причем половина электронов имеет спин + /2, а половина — /2, так что суммарный спин равен нулю. Поэтому магнитные свойства всего иона в целом определяются только строением /-слоя четвертой электронной оболочки — числом /-электронов и величиной их суммарного спина. [c.158]

Как упоминалось выше, каждое состояние типа - + L в действительности состоит из группы подсостояний с разными значениями квантового числа /. Энергетические разности между этими подсос-тояниями в общем по величине на порядок меньше, чем разности энергий между самими состояниями, и обычно ими можно пренебречь при изучении проблем, представляющих интерес для химиков. Однако в некоторых случаях, например при изучении магнитных свойств лантанидов (гл. 31) и почти всех проблем, связанных с очень тяжелыми элементами (элементами третьего ряда переходных элементов и актинидами), эти разности энергий имеют большое значение и ими нельзя пренебрегать. В самом деле, для очень тяжелых элементов они становятся сравнимыми по величине с разностями энергий между -состояниями. Когда это происходит, метод 5-взаимодействия становится по существу ненадежным и нужно применять другие, более сложные методы. [c.44]

Лантаниды привлекательны в том отношении, что они образуют группу катионов, весьма сходных по своим химическим свойствам, но с различными магнитными свойствами. Кроме того, все они близки по размерам к иону Са что позволяет использовать их для зондирования центров, связывающих кальций. [c.380]

Однако изучение свойств элементов № 93—100 показало, что такой вывод был бы неправилен. По мере перехода от урана к заурановым элементам устойчивость высших валентностей не возрастает, а падает наиболее устойчивым становится трехвалентное состояние. Кюрий, берклий, калифорний, эйнштейний и фермий оказываются полными аналогами соответствующих элементов — гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия. Кристаллографические исследования показали тесную близость кристаллических структур окислов и многих солей элементов от тория до америция. Весьма схожими оказались спектры поглощения водных растворов соединений элементов, следующих за лантаном и за актинием, а также магнитные свойства ионов этих элементов (рис. 15, 16). Тесное родство лантанидов и актинидов явствует и из приводившихся выше данных об их ионообменном разде- [c.300]

Америций и кюрий образуют плотноупакованные структуры, подобные структурам легких лантанидов. Их магнитные свойства указывают на валентность металла, близкую к 3 [16, 17,26]. [c.108]

Магнитные свойства веществ начинают находить все большее применение в химическом анализе. Например, наличие тех или иных лантанидов в смеси их окислов определяют посредством измерения магнитной восприимчивости, так как в связи с изменением числа непарных электронов в подгруппе 5/ от одного редкоземельного элемента к другому они имеют резко отличные восприимчивости. Изменения восприимчивости в зависимости от температуры могут служить для качественного и количественного определения различных ферромагнитных веществ, например РедС, так как каждое ферромагнитное вещество имеет свою точку Кюри —температуру, при которой оно теряет ферромагнетизм и превращается в обычный парамагнетик. Точка Кюри чистого железа равна 768°, а карбида железа 215°. [c.60]

Используя новую технологию эпитаксиального наращивания, авторы [111] синтезировали образцы, обладающие уникальным сочетанием статических магнитных, магнитооптических и динамических свойств в системе висмут— лантанид— феррит—галлат. Представлена новая концепция развития этого направления исследований. [c.254]

Из данных таблиц видно большое сходство химических свойств этих элементов. Более существенное различие наблюдается в некоторых физических свойствах, например магнитных, при переходе от элементов подгруппы скандия к лантанидам, в атомах которых появляются недостроенные 4/-оболочки. [c.301]

В некоторых отношениях магнитные и спектральные свойства лантанидов существенно отличаются от свойств переходных элементов -группы. Основная причина этого отличия заключается в том, [c.504]

Электроны б5, 5з и 5р обеспечивают значительное экранирование /-электронов от воздействия внешнего окружения. Электроны в этой экранированной подгруппе 4/ обусловливают характеристические магнитные и спектроскопические свойства, проявляемые лантанидами. [c.104]

Из табл. 3 видно, что 4/-орбитали по-прежнему не заполнены. Напомним, что этому состоянию (/=3) соответствует семь значений магнитного квантового числа (-ЬЗ, +2, +1,0, —1, —2, —3), поэтому, согласно принципу Паули, на 4/-орбиталях может быть размещено 14 электронов. Именно эти орбитали и начинают заполняться после лантана. При таком заполнении глубоко лежащего слоя конфигурация внешнего электронного слоя остается неизменной, в точности такой же, как у лантана. Вследствие этого химические свойства четырнадцати элементов от церия (2=58) до лютеция (2= =7.1) очень близки к свойствам лантана, поэтому они получили название лантанидов, или редкоземельных. [c.262]

Обращает на себя внимание то, что лантаниды, у которых на /-уровне находится >7 электронов, в структурном отношении больше похожи друг на друга, чем на лантаниды, имеющие <7 электронов на /-уровне. Эти две группы элементов в большинстве случаев отличаются по химическим свойствам. Так, лантаниды первой группы в меньшей степени основны, а в ланта-нидах второй группы больше магнитное притяжение диполей. Все это можно объяснить структурными различиями. Величина соотношения с а у легких лантанидов отличается от оптимального значения 1,633 в меньшей степени, чем у тяжелых (см. табл. 5) а это означает, что атомные слои в структурах тяжелых лантанидов упакованы плотнее, чем это могло бы быть, если бы атомы вели себя как идеальные сферы, не взаимодействующие друг с другом. [c.121]

Магнитные свойства ионов актинидов значительно труднее поддаются интерпретации, чем ионов лантанидов, и до сих пор в этом вопросе нет полной ясности. Экспериментальные значения магнитного момента обычно ниже значений, вычисленных по схеме Расселла — Саундерса это, по-видимому, обусловлено как влиянием поля лигандов (аналогично переходной -группе), так и приближенностью этой схемы. Сейчас совершенно очевидно, что 5/-орбитали могут в какой-то степени принимать участие в образовании ковалентных связей, так что влияние лигандов не является неожиданным. [c.535]

НО вырожденные 5/-орбитали, и в результате основное состояние оказывается вырожденным только по спину. Гашение орбитального углового момента аналогично явлению, наблюдавшемуся в первом ряду переходных -элементов. Это еще раз доказывает, что 5/-элект-роны актинидов значительно ближе по энергиям к валентным электронам, чем 4/-электроны лантанидов. НрР в твердом состоянии имеет слегка искаженную конфигурацию. Изучение магнитных свойств МрРд при разбавлении гексафторидом урана показало, что его магнетизм зависит от координационного окружения. [c.561]

Результаты исследований магнитных свойств актинидных элементов в различных валентных состояниях могут быть использованы для расчета магнитных моментов. С другой стороны, с помощью последних можно получить сведения о квантовых состояниях парамагнитных электронов. Для актинидных элементов положение более сложно, чем для лантанидов, и точное поведение их пока не рассчитано ни на основании 5/-, ни на основании 6й-электронов. В настоящем разделе кратко описаны основы магнитного метода определения электронной структуры атомов и некоторые результаты, полученные этим методом обсуждаются, также возможные интерпретахщи результатов магнитных исследований. Этот раздел более сложен и содержит большое количество ссылок на литературу, так как критерии определения, электронной конфигурации с точки зрения магнитных свойств других разделах этой книги не рассматривались. [c.495]

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]

Многочисленные исследования [290, 308—310] магнитного резонанса и спектров поглощения катионов лантаиидов показывают, что свойства ионов этих металлов напоминают свойства Са(И) в биологических системах сходством ионных радиусов, слабой энергией стабилизации полем лигандов и высокой электроположительностью. В связи с этим следует ожидать, что, как и в случае Са(П), лантаниды должны иметь тенденцию к образованию преимущественно кислородсодержащих комплексов. Этот вывод подтверждается многочисленными кристаллографическими исследованиями 126, 311 313], в которых ионы лантанидов, использованные для образования изоморфных производных тяжелых металлов, связаны карбоксильными группами. [c.121]

Интерес к свойствам ионов с /-электронами стимулировал проведение многочисленных спектральных и магнитных исследований лантанидных и актинидных элементов. Некоторые общие характеристики спектров поглощения лантанидов в видимой области приведены на рис. 52. Как видно, полосы поглощения слабые и узкие (их ширина составляет всего около Vio ширины соответствующих полос в спектрах переходных элементов) далее, для каждого иона наблюдается много полос. Малая интенсивность и узость полос рассматриваются как указание на то, что соответствующие переходы происходят в пределах /-подоболочки и что /-подоболочка экранирована от сильных взаимодействий с окружающими атомами, характерных для d-подоболочек в ионах переходных элементов. Большое число полос является следствием многих причин. Одна из них — это большое число состояний, возможных при наличии в/-подоболочке двух или более электронов. Наглядно это можно представить, приближенно рассмотрев возможные расположения двух или более электронов на семи /-орбиталях. Один этот фактор может объяснить появление 119 полос в случае ионаЕи " с конфигурацией/ . Кроме того, появление дополнительных полос может быть обусловлено расщеплением уровней энергии из-за взаимодействия с несимметричным окружением или спин-орбитального взаимодействия. [c.239]

Магнитный момент таких атомов и пропорциональная квадрату магнитного момента величина, называемая парамагнитной восприимчивостью, определяются электронной структурой. Поэтому исследование поведения ионов и атомов в магнитных полях может дать свадения о строении электронных оболочек. Особенно удобным оказалось исследовать таким образом свойства трехвалентных ионов лантанидов. В самом деле, при образовании трёхвалентных положительных ионов лантанидов отрываются три электрона с пятой (5й) и шестой (6 2) оболочек, а во всех оболочках, кроме четвертой, имеется четное число электронов, причем половина электронов имеет спив- - /2> половина — о сум- [c.158]