Железо парамагнетизм

Как увидим ниже, следует различать ферромагнитную температуру Кюри Тс и парамагнитную 6, которые не совсем совпадают. Например, для никеля Тс = 631, 0 = 650 К для железа Та = 1043, 0 = 1093 К для кобальта Г, = 1393, 0 = 1428 К-Огромное большинство тел, миллионы известных, органических и неорганических веществ обнаруживают диамагнитные свойства [1]. Лишь в сравнительно небольшом количестве веществ диамагнетизм, присущий всей природе, перекрывается парамагнетизмом или ферромагнетизмом. [c.288]

Прежде всего следует разграничивать два вида магнетизма — диамагнетизм и парамагнетизм. Вещество, состоящее из диамагнитных атомов, слабо выталкивается магнитным полем сильного магнита. В противоположность этому парамагнитное вещество втягивается полем сильного магнита. У небольшого числа элементов, например железа, кобальта или никеля, соседние атомы способны взаимодействовать друг с другом таким образом, что при этом возникает особый вид магнетизма, называемый ферромагнетизмом. Такие элементы в чистом виде или в виде сплавов используются для изготовления всевозможных магнитов правда, здесь мы не будем подробно рассматривать явления ферромагнетизма. [c.86]

Данные табл. 1 показывают, что наблюдаемая величина магнитной восприимчивости железных катализаторов на угле значительно превосходит магнитную восприимчивость, вычисленную в предположении, что железо находится в виде отдельных атомов, т. е. отвечающую максимально возможному парамагнетизму катализаторов. Тем самым наши результаты свидетельствуют о том, что все образцы катализаторов, вплоть до очень малых степеней заполнения поверхности, ферромагнитны. По порядку величины магнитная восприимчивость этих образцов близка к магнитной восприимчивости механической смеси исходного угля с железным порошком. Результаты измерений различными методами на различных приборах удовлетворительно согласуются (следует учесть,что, поскольку мы имеем дело с ферромагнетизмом, величины должны зависеть от силы поля). [c.208]

Образование кластеров свободными радикалами подтверждается результатами вымывания водой хлорного железа из осадка, приводящего к разрушению кластеров и восстановлению сигналов ЭПР. Практически все парамагнетики сосредоточены в осадке и количественно соответствуют парамагнетизму исход- [c.193]

РИС. 12.12. Изменение парамагнетизма сергеевской нефти (2, 4) и бензольных растворов мангышлакского (1, 6) и арланского (3, 5) гудронов в зависимости от объема вводимых насыщенных спиртобензольных растворов хлорного 4) — (б) и азотнокислого 1) — (3) железа [c.194]

В некоторой степени ковалентную связь, а это ведет во всех случаях, кроме случая бесконечного разбавления, к уменьшению наблюдаемого магнитного момента. Эффект обменного размагничивания является прямым следствием обменного взаимодействия в поле Вейсса. Условия бесконечного разбавления имеют место в большинстве водных растворов и в гидратированных твердых телах, но остальные твердые тела, включая окислы, обычно относятся, по магнитным свойствам, к концентрированным системам. Указанное выше явление можно продемонстрировать на таких веществах, как карбонил железа и двуокись молибдена, где присущий им парамагнетизм почти полностью подавляется обменным размагничиванием. [c.205]

Резко выраженным парамагнетизмом (так называемым ферромагнетизмом) обладают железо, кобальт и никель. Проявляется он не у отдельных атомов, а лишь в куске металла и заключается в том, что, притягиваясь магнитом, тело само становится магнитом у стали это свойство сохраняется даже и по удалении намагнитившего ее внешнего поля. При определенной температуре, названной то ч.к о й Кюри, ферромагнетизм исчезает (что связано с переходом металла из одной аллотропной формы в другую). [c.306]

Наличие частично заполненной -оболочки приводит к парамагнетизму большинства переходных элементов. Однако три из этих элементов (Ре, Со и N1) уникальны по сравнению со всеми другими элементами в том отношении, что они являются ферромагнитными при комнатной температуре. Ферромагнитное поведение характеризуется очень сильным парамагнетизмом, величина которого зависит от напряженности внешнего поля. Ферромагнетизм возникает вследствие параллельной установки магнитных моментов парамагнитных катионов с образованием доменов с линейными размерами порядка 10" —10 см. Образование доменов возможно только в том случае, если расстояния между атомами лежат в некоторых критических пределах — они не должны быть ни слишком короткими, так как при этом будет возникать химическая связь за счет пары электронов, ни слишком большими, когда отсутствует корреляция спинов электронов. По-видимому, межатомные расстояния в твердых металлах — железе, кобальте и никеле — именно таковы, что могут образоваться домены и, следовательно, появится ферромагнетизм. При достаточно низких температурах домены могут образоваться и у других элементов, но только у Ре, Со и N1 критическая температура, выше которой домены не могут возникнуть (температура Кюри), превышает комнатную температуру. Температуры Кюри равны соответственно 770° для Ре, 1130° для Со и 358° для N1. [c.199]

Особенно высокий парамагнетизм (ферромагнетизм) присущ железу, кобальту и дикелю. [c.76]

Магнитные свойства. Если принять, что парамагнетизм имеет только спиновое происхождение (т. е, считать орбитальный магнетизм незначительным из-за ограниченности орбитального движения в поле лигандов), то легко прийти к определенным выводам относительно магнитного момента. Рассмотрим в качестве примера комплексные ионы железа (II) [Fe( N) - и [Ре(Н20)б] . Из спектрохимического ряда следует, что ион N создает сильное, а Н2О — слабое поле. В сильном поле / -электронынонаРе " образуют низкоспиновый комплекс (см. рис. 104). Суммарный спин 5=0, комплексный ион [Fe( N)e] должен быть диамагнитным, что подтверждает опыт. Напротив, в слабом поле четыре из шести /-электронов неспарены и 8=2, комплексный ион [Ре(Н20)в] должен быть парамагнитным. Величина парамагнитного момента может быть рассчитана по формуле спинового парамагнетизма (см. 14) [c.242]

Фактически спариванис электронов в условиях сильного поля, при числе -электронов от 4 до 7 и выигрыше энергии по сравне-1ГНЮ со слабым полем А нли 2А, зависит от энергии, требуемой для снаривання. Во всяком случае спаривание, как указали Гриффитс н Оргел, может происходить, если разность (А—я)>0, где л — средняя энергия спаривания на единицу энергии стабилизации кристаллическим полем. В гидратных комплексах железа (II), марганца (II), кобальта (И) и некоторых других ионов энергия, требующаяся для спаривания, больше А и спаривание поэтому не происходит — соответствующие комплексные ионы обнаруживают парамагнетизм. [c.221]

Приведенные схемы объясняют также магнитные свойства веществ. Вещества делятся на диамагнитные и парамагнитные. Первые оказывают сопротивление прохождению магнитного поля большее, чем вакуум, вторые — меньшее, чем вакуум. Поэтому внешнее магнитное поле выталкивает диамагнитные вещества и втягивает парамагнитные. Столь различное поведение веществ объясняется характером их внутренних магнитных полей, складывающихся из собственных магнитных моментов нуклонов и электронов. Но магнитный момент атома определяется главным образом суммарным спиновым магнитным моментом Электронов, так как могнитные моменты протонов и нейтронов примерно на три порядка меньше моментов электронов. Если два электрона находятся в одной орбитали, то их магнитные поля замыкаются. Если в веществе магнитные моменты всех электронов взаимно скомпенсированы, т. е. все электроны спарены, то это вещество диамагнитное. Напротив, если в орбиталях имеются одиночные электроны, то вещество проявляет парамагнетизм. Примерами диамагнитных веществ могут служить молекулярные водород, азот, фтор, углерод и литий (в газообразном состоянии). К парамагнитным относятся молекулярный бор, кислород, оксид азота). Вещества с аномально в .1сокой магнитной восприимчивостью (например, железо) называются ферромагнитными. Ферромагнетизм проявляется ими только в твердом состоянии. [c.70]

Железо, коЗальт, никель принадлежат к группе переходных металлов. Их атомы имеют незаполненную -оболочку,что предопределяет переменную валентность этих элементов, образование ковалентных связей в комплексных соединениях, изменение структуры под воздействием температуры, окраску и парамагнетизм. [c.180]

Обычно полагают, что связывание железа гема с кислородом происходит путем передачи пары электронов от кислорода металлу. В не-оксигенированном гемоглобине ферро-ион находится в высокоспиновом состоянии четыре из пяти -орбиталей валентной оболочки иона железа содержат по одному неспаренному электрону. Присоединение кислорода переводит железо в низкоспиновое состояние, в котором все электроны спарены. Именно эта потеря гемоглобином парамагнетизма при его оксигенировании уже с давних пор привлекла внимание химиков. По имеющимся представлениям, устойчивость гем-кислородных комплексов усиливается наведенной двойной связью , образующеДср благодаря переключению электронной пары одной из -орбиталей ма железа на образование л-связи с ближайшим атомом кислорода [П, . Символически это можно изобразить следующим образом [c.367]

Броуновским суперпарамагнетизмом называют явление намагничивания магнитньгх коллоидов путем ориентации самих частиц вместе с вмороженным в их тело магнитным моментом. При подходящих условиях зависимость намагниченности от напряженности поля одинакова как при неелевском, так и при броуновском парамагнетизме. Вместе с тем имеются и существенные качественные различия в поведении систем с твердой и жидкой средой. Неоднозначно влияние температуры на магнитную восприимчивость твердых магнитных коллоидов. С одной стороны, согласно формуле (3.9.105), повышение температуры облегчает вращательную диффузию и тем самым увеличивает магнитную восприимчивость коллоидной системы. Но с другой стороны, это ведет к уменьшению значения аргумента функции Ланжевена в формуле (3.9.104) и к уменьшению восприимчивости. Температурная зависимость восприимчивости (намагниченности) твердых магнитных коллоидов является одним из способов нахождения константы анизотропии или размера магнитных частиц. При достаточно низкой температуре вращательная диффузия магнитных моментов практически отсутствует (магнитные моменты вмораживаются в кристаллическую решетку частицы). Это ведет к потере суперпарамагнетизма и к появлению магнитно-жестких свойств — способности вещества сохранять приобретенную в магнитном поле намагниченность и после выключения поля. Благодаря такой особенности некоторые вещества (например, глина с примесью оксидов железа, красный кирпич) сохраняют в себе отпечаток геомагнитного поля, действовавшего на них в моменты повышенной температуры (при остывании вулканической породы, при последнем протапливании печи или при пожаре и т. д.). На магнитной памяти веществ основан палеомагнетизм — наука о магнитном поле Земли в геологически отдаленные времена. В структуре дисперсных материалов зашифрованы также сведения о физико-химических условиях их возникновения, и это относится не только к магнитным дисперсным системам. Наличие магнитных свойств дает не только дополнительную информацию об условиях возникновения материала, но и дополнительные средства расшифровки его структурного состояния. Осадочные горные породы в свое время сформировались при свободной коагуляции и оседании частиц в сильно разбавленных взвесях морей и океанов. Они представляют собой своеобразную летопись геологических эпох, которая пока еще полностью не расшифрована. [c.668]

Герлах установил, что у газообразных атомов железа отсутствует магнитный момент в противоположность наличию ферро- и парамагнетизма у металлического железа. Свинне указал на связь между магнитными свойствами и электронной изомерией элементов. Электронная изомерия характерна для группы железа и вообще для восьмой группы периодической системы. Элементы [c.80]

Параллель между магнитной чувствительностью и каталитической активностью элементов, служащих катализаторами, была доказана экспериментально в нескольких примерах. Фаркаш и Захссе [97] показали, что парамагнитные газы (кислород, двуокись азота и окись азота) индуцируют каталитическую конверсию pH2->i H2 таким же образом, как и ионы группы железа или ионы редких земель. Однако нельзя провести параллели между ролью парамагнитных катализаторов в этой реакции и ролью, которую они играют в любой другой известной реакции, так как пара- орто- превращение происходит без разрушения или образования химических связей, скорее оно заключается в изменении магнитных свойств существующей связи, поскольку магниты, как и следует ожидать, являются хорошими катализаторами для осуществления магнитных возмущений (Кассель). Розенбаум и Хогнесс [2П] нашли, что атомы иода катализируют пара-орто-превращение водорода вследствие своего парамагнетизма. Была сделана попытка сравнить изменения магнитных свойств определенных каталитических смесей при термической обработке, и их поведение при каталитическом разложении окиси азота или окислении окиси углерода [146]. Увеличение активности катализатора совпадало с образованием на поверхности парамагнитной аморфной пленки, специфичной для природы смешанных катализаторов в определенных интервалах температуры. [c.82]

Благодаря сильному взаимодействию многоспиновых комплексов с ССР в нефтях существует скрытый парамагнетизм, который невозможно измерить на обычных ЭПР-спектрометрах. Он складывается из парамагнетизма молекул многоспиповых комплексов железа, никеля, кобальта, марганца и др. и стабильных радикалов, образовавших с ними кластеры, сигнал которых уширен так, что его измерение представляет определенные трудности (рис. 13). [c.194]

Для большинства соединений переходных металлов весьма характерным является их цвет. Почти каждое соединение ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля и меди характеризуется вполие определенным цветом, причем этот цвет зависит не только от атомного номера данного металла, но и от его окислительного состояния и в известной мере от характера неметаллического элемента или кислотного радикала, с которым соединяется данный металл. Можно считать установленным, что цвет таких соединений зависит от наличия незаполненной М-оболочки электронов, т. е. от того, что Ж-оболочка содержит меньше максимального числа электронов, равного восемнадцати. Как правило, соединения бесцветны в тех случаях, когда М-оболочка заполнена это имеет место, нанример, в случае соединений двухвалентного цинка (ZnS04H т. д.) и одновалентной меди ( u l и т. д.). Другое свойство, характерное для незаполненных внутренних оболочек, — парамагнетизм, т. е. свойство вещества притягиваться сильным магнитным полем. Почти все соединения переходных элементов, находящихся в окислительных состояниях, при которых имеются иезаполненные внутренние оболочки, характеризуются ярко выраженными парамагнитными свойствами. Получение из руд и очистка некоторых переходных металлов были рассмотрены в предшествующей главе, где говорилось о свойствах этих металлов и их сплавов. [c.418]

Все РЗЭ и торий обладают парамагнитными свойствами, причем величины магнитной восприимчивости отдельных элементов очень различны, как это видно из данных, приведенных в табл, 29. Легко заметить, что это свойство РЗЭ также подчиняется внутренней периодичности элементы цериевой группы обладают значительно меньшим парамагнетизмом, чем элементы иттриевой группы. Торий в этом отношении является аналогом церия. Важно отметить, что гадолиний обладает ферромагнитными свойствами, подобно железу, кобальту и никелю. [c.242]

Одним из наиболее характерных свойств, облегчающим изучение эффектов изоморфного замещения, оказывается магнитная восприимчивость. >то свойство может быть использовано в случаях замещения в комплексном силикате иона мапшя ионом двухвалентного железа Р+. Этот ион сообщает характерный парамагнетизм замещенной кристаллической силикатной фазе, что значителЬно облегчает. исследование магнитной анизотропии в кристаллических растворах подобного рода. Характерные примеры приводит Нилакан-тан , который изучал магнитные явления в железосодержащих минералах группы слюд, в частности в мусковитах (с низким содержанием железа), флогопитах и биотитах с точно анализированными составами. Измерения удельной анизотропии производились при помощи измерений разности магнитной восприимчивости при максимальной и минимальной ориентации кристаллической пластинки [c.66]

С. Мейера и других по магнитной восприимчивости элементов, которые показали, что в рядах элементов атомная магнитная восприимчивость элементов или молекулярная — окислов достигает максимума в двух случаях в ряду железо — кобальт — никель и в семействе редких земель . В ряду окислов ВаО—ZTRjOg—Та Оз происходит переход от диамагнетизма к парамагнетизму последний достигает максимума у эрбия, затем снова падает по направлению к иттербию, а тантал уже снова диамагнитен. Стиль заключает какой бы атомный вес они (редкоземельные элементы) ни имели, они располагаются вместе и классифицируются в правильном порядке . Это одна из первых попыток подтвердить аномальное расположение редкоземельных элементов посредством измерения хода их физических констант и едва ли не первая активная попытка применить для этих целей магнитные свойства. Таким образом, и Томсен и Стиль близко подошли к идее об интерпериодической группе. Мы можем предположить, что их работы также оказали определенное влияние на Браунера его новая концепция, вызревавшая долгое время, как бы получила косвенную поддержку. [c.64]

Экспериментальное определение магнитной восприимчивости твердого тела оказывается очень простым, если вещество обладает только парамагнетизмом (и не имеет ферромагнетизма). Восприимчивость может быть определена либо по методу Гуи, в котором применяется однородное магнитное ноле, либо по методу Фарадея, в котором используется неоднородное поле. При исследовании ферромагнитных веществ, например железа, никеля ИЛИ кобальта, иногда оказывается более удобным измерять удельное намагничивание (где Н — напряженность магнитного поля), так как для ферромагнетиков восприимчивость имеет большую величину и зависит от наиря- [c.122]

Информация, получаемая при исследовании ферромагнитных катализаторов, существеппо отличается от информации, получаемой при изучении явлении парамагнетизма и диамагнетизма. Ферромагнетизм присущ ограниченному кругу элементов, например железу, кобальту, никелю, гадолинию, и несколько большей группе соединений и сплавов этих элементов, а также некоторым соединениям, сплавам и элементам, а именно марганцу и хрому, являющимся потенциальными ферромагнетиками [11]. В общем случае эти соединения и сплавы являются магнитноконцентрированными, т. е. имеют такую структуру, в которой каждый магнитный диполь взаи.модействует с другими диполями на небольших расстояниях [8]. Как и следовало ожидать, соединения внедрения типа гидридов, боридов, нитридов и карбидов часто ферромагнитны. [c.425]

Как объяснить парамагнетизм комплекса [РеРе] и диамагнетизм [Ре(СЫ)б] с учетом одинаковых типа гибридизации (зрЫ ) и направленности (октаэдрическая) орбиталей атомов железа в этих комплексах [c.32]

Имеется несколько классических примеров обменного размагничивания, хотя до завершения описываемых ниже исследований не было известно, что этот эффект имеет широкое распространение. Карбонил железа состава Ре2(С0)э представляет собой вещество, в котором формально нет валентной связи между соседними атомами железа. Однако эти ато.мы соединяются стереохимически и возникающее обменное размагничивание приводит к тому, что оба эти атома железа полностью теряют свой парамагнетизм. Это соединение в действительности является диамагнетиком. Другим примером служит двуокись молибдена. Было показано [14], что в этом соединении минимальное расстояние [c.402]

Исследования водных растворив солей трехвалентного железа дают довольно сложные результаты. Бозе [191 а] исследовал растворы хлоридов, нитратов и сульфатов. Гидролиз и другие эффекты сильно усложняют объяснение результатов. Величины отклонения от аддитивности были даже использованы для подсчета степени гидролиза растворов хлорного железа [1916] Однако в ряде случаев парамагнетизм приближенно описывается только спиновой формулой даже при большом разбавле нии [192]. [c.118]

Вопрос о ферромагнетизме имеет очень важное практическ значение, но, к сожалению, до сих пор он еще не занял должно места в магнетохимии. В настоящее время существует достаточ доказательств того, что ферромагнетизм не столь редок в пр роде, как это полагали раньше, и что структуру многих химич ских веществ можно выяснить с помощью исследования ) ферромагнитных свойств. Однако дать простое и в то же вре точное определение ферромагнетизма—довольно трудная з дача. Следуя Биттеру[1], мы можем констатировать, что ферр магнитным является такое вещество, магнитные свойства кот рого подобны железу. Отличие ферромагнетизма от диа-парамагнетизма можно уяснить себе из следующего. [c.224]

Первой работой в этой области является работа Бхатнагара, lasypa и Капура [113], которые исследовали адсорбцию солей елеза, никеля, кобальта и марганца древесным углем и кремне- мом. Для случая кремнезема восприимчивость близка к вычи-теннсй из закона аддитивности, но в случае древесного угля еталлические ионы теряют свой парамагнетизм и становятся иамагнитными. Это предполагает тип связи, подобный тому, эторый находят в диамагнитном цианиде и в карбонильных омплексах железа. [c.271]

Парамагнитные ионы, участвующие в реакции окисления—восстановления, изменяют свои магнитные свойства. Они могут переходить в диамагнитное состояние (полная потеря парамагнетизма) либо превращаться в ионы со значительно меньщей эффективностью влияния на магнитную релаксацию ядер. Так, например, окисление ионов Со + до Со +, Мп + до МпОГ и т. п. связано с потерей парамагнетизма. В других случаях изменение валентности приводит как к увеличению, так и к уменьще-нию коэффициента релаксационной эффективности. Например, ионы Ре2+ и Ре +, Сг2+ и Сг +, Мо + и Мо + и др. обладают магнетизмом, но эффективность их влияния на релаксацию магнитных ядер различна. Таким образом, при переходе из одного валентного состояния в другое коэффициенты релаксационной эффективности парамагнитных частиц изменяются, что вызывает резкое изменение скорости релаксации ядер. Возможны случаи, когда при окислительно-восстановительных реакциях образуются ионы с большими коэффициентами релаксационной эффективности, чем вступившие в реакцию. Примером может служить окисление ионов железа (П) раствором перманганата или бихромата калия, в результате чего образуются ионы железа (П1), марганца (П) и хрома (П1), обладающие высокой эффективностью влияния на времена релаксации протонов. После точки эквивалентности скорость магнитной релаксации протонов в приведенном примере остается постоянной при титровании перманганатом или несколько возрастает вследствие небольшого парамагнетизма бихромат-иона. Вид кривых титрования для данных реакций представлен на рис. 4.10. [c.119]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология