Магнитный момент ионов и молекул

Итак, установился следующий порядок определения магнитного момента непосредственно измеряют объемную восприимчивость вещества, затем вычисляют у.м, а для более точных целен вносят поправки на диамагнетизм и ТНП. Зная величину Хм и температуру, при которой производилось измерение восприимчивости, по уравнению (25.12) рассчитывают магнитный момент иона, атома или молекулы, ответственных за парамагнетизм. [c.26]

Характер связей атомов железа в молекуле гемоглобина был в известной степени выяснен путем определения их магнитных моментов. Ион двухвалентного железа имеет 4 непарных электрона, ион же трехвалентного железа имеет 5 таких электронов. Каждый из этих электронов обладает спином, и, следовательно, мы можем измерить результирующий магнитный момент. Если число непарных электронов в молекуле или ионе равно п, то величина магнитного момента, выраженная в магнетонах Бора, будет равна [c.245]

Для химика наибольший интерес представляют два первых тома справочника. В 1-м томе (издан в 4 книгах), посвященном атомной и молекулярной физике, собраны основные физические и химические константы, характеризующие атомы, ионы (радиусы, спектры, магнитные моменты, поляризуемость), молекулы (межатомные расстояния, энергии химических связей, барьеры внутреннего вращения, ИК-, КР-, УФ- и микроволновые спектры, оптическое вращение, поляризуемость, магнитные моменты), кристаллы (типы решеток, рентгеновские спектры, радиусы атомов и ионов). Том 2 (издан в 9 книгах) содержит сведения о свойствах веществ в их агрегатных состояниях давление пара, плотность и взаимная растворимость жидкостей, осмотическое давление, крио- и эбулиоскопические константы, диаграммы плавления твердых тел, термохимические данные и термодинамические функции, электрические и магнитные свойства, оптические константы. [c.14]

Магнитные моменты атомов, молекул и ионов складываются векторно из спиновых и орбитальных моментов всех электронов. [c.106]

Электронный парамагнитный резонанс представляет собой явление поглощения излучения микроволновой частоты молекулами, ионами или атомами, обладающими электронами с неспаренными спинами. Называют это явление по-разному электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) , электронный спиновый резонанс и электронный магнитный резонанс . Все эти три термина эквивалентны и подчеркивают различные аспекты одного и того же явления. ЯМР и ЭПР характеризуются общими моментами, и это должно помочь понять суть метода ЭПР. В спектроскопии ЯМР два различных энергетических состояния (если I = 7г) возникают из-за различного расположения магнитных моментов относительно приложенного поля, а переходы между ними происходят в результате поглощения радиочастотного излучения. В ЭПР различные энергетические состояния обусловлены взаимодействием спинового момента неспаренного электрона (характеризуемого т = /2 для свободного электрона) с магнитным полем — так называемый электронный эффект Зеемана. Зеемановский гамильтониан, описывающий взаимодействие электрона с магнитным полем, дается выражением [c.5]

В этой главе мы рассмотрим некоторые аспекты магнетизма, которые имеют решающее значение для понимания спектров ЯМР и ЭПР комплексов ионов переходных металлов. Магнитные эффекты обусловлены электронами молекул, поскольку магнитный момент электрона в 10 раз превышает магнитный момент протона. В главе, посвященной ЯМР, мы рассматривали циркуляции спаренных электронов, которые вызывают диамагнитные эффекты. Неспаренные электроны также приводят к магнитным эффектам, которые зависят от числа неспаренных электронов и их размещения на орбиталях. Магнетизм исследуют, измеряя (см. далее) магнитную поляризацию соединения в магнитном поле. Различные типы поведения вещества в магнитном поле показаны на рис. 11.1. Чтобы описать поведение веществ в магнитном поле, удобно определить параметр, называемый магнитной индукцией В [c.130]

В этом разделе мы вкратце рассмотрим, как проводят расчет эффектов кристаллического поля в интересующих нас молекулах или ионах с помощью гамильтониана уравнения (11.25). Прежде всего вернемся к обсуждению влияния различных факторов на магнитный момент. Если мы выпишем вклады в энергию данного состояния п зависящих от поля эффектов, рассмотренных в предыдущем разделе, то получим уравнение (11.27) [c.140]

Переход между двумя уровнями возможен только при изменении электрического дипольного момента системы или ее квадрупольного и т. п. момента, магнитного момента, поляризуемости, а также при возбуждении молекулы ударом электрона, атома, иона. Каждому из перечисленных процессов соответствует своя величина р. Наиболее часто в формуле (43.6) величина р — электрический дипольный момент системы. Тогда величина У " " называется дипольным моментом перехода. В дальнейшем, где специально не оговаривается, речь будет идти именно о спектрах, связанных с электрическим дп-польным моментом перехода (спектры поглощения и испускания). Если дипольный момент перехода равен нулю, электрическое дипольное излучение или поглощение невозможно, соответствующий переход запрещен. Из (43.6) следуют так называемые правила отбора, позволяющие предсказывать невозможность тех или иных переходов. [c.144]

Парамагнитным резонансом называется явление резонансного поглощения энергии переменного электромагнитного поля системой, включающей в себя частицы (атомы, молекулы, ионы), обладающие постоянным магнитным моментом. Это поглощение индуцирует переходы между энергетическими уровнями, обусловленными различной ориентацией магнитных моментов частиц в пространстве. [c.224]

Магнитные моменты атомов и молекул, знание которых важно для понимания магнитных свойств вещества, выражают через величину собственного спинового момента электрона 1в, или магнетон Бора, равную 9,274-Дж-Тл . Так, например, магнитный момент молекулы кислорода О2 равен 2,86 lв иона Си +— 1,99 р,в. Вычисление магнитных моментов различных веществ по экспериментальным данным производят с помощью формул (8.5) и (8.6). Для этой цели строят график зависимости 1/х = /( )> имеющий для [c.194]

Парамагнетизмом характеризуются вещества, у которых ядра атомов, атомы, ионы, молекулы имеют собственный магнитный момент, но в отсутствие внешнего магнитного поля магнитные моменты всех частиц ориентированы беспорядочно н намагниченность парамагнетиков равна нулю. Под действием внешнего поля магнитные моменты ориентируются по направлению поля. [c.192]

Магнитные свойства комплексных ионов, как и атомов и молекул, зависят от числа неспаренных электронов. В слабых полях лигандов образуются комплексы, обладающие более высокими магнитными моментами по сравнению с комплексами с сильными лигандами. В табл. 17 приведены магнитные моменты, рассчитанные по числу неспаренных электронов. [c.204]

Абсорбционная спектроскопия парамагнитного резонанса является методом, который может быть применен к молекулам, содержащим атомы или ионы с неспаренными электронами. Магнитные моменты здесь примерно в 2000 раз больше ядерных магнитных моментов и поэтому вызывают поглощение энергии в микроволновой области (обычно в области длин волн от 4 до 1 см). Это приводит к изменению ориентации магнитного момента при переходе из одного разрешенного положения в другое. Истинная поглощенная частота зависит от магнитного поля, и, следовательно, путем изменения поля поглощение может быть определено по некоторой микроволновой частоте. [c.197]

Электронный парамагнитный резонанс. Явление парамагнитного резонанса было открыто К- Е. Завойским (1944). Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) используют для исследования строения молекул и особенно свободных радикалов. Наличие магнитного момента у электрона дает возможность рассматривать его как маленький магнит независимо от того, где находится неспаренный электрон—в атоме, ионе или молекуле. Придерживаясь упрощенной картины, можно сказать, что магнит ставится либо по полю, либо против поля. Очевидно, энергия этих двух положений, которые были бы равны друг другу, если бы поле отсутствовало, при наличии поля будут различны. Магнит, ориентированный по полю, имеет меньший запас энергии, чем магнит, ориентированный против поля. [c.64]

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]

Катионы шелочных и щелочноземельных металлов координируют (связывают) молекулы воды в гидраты преимущественно посредством электростатического ион-дипольного взаимодействия. Последнее зависит от заряда и радиуса катиона, его массы и магнитного момента, дипольного момента воды, поляризации иона и воды и от кинетических параметров (импульс, момент количества движения и др.). Между катионами переходных металлов и молекулами воды возникает, благодаря наличию вакантных атомных орбиталей у катионов и неподеленных пар электронов молекулы воды, донорно-акцепторная связь. Часто электростатический и донорно-акцепторный вид связи в гидрате катиона проявляется совместно. [c.414]

Магнитные моменты ядер много меньше, чем магнитный момент электрона. Однако, если парамагнитные частицы расположены достаточно далеко друг от друга и возмущающего действия локальных полей электронов практически нет, в спектре может сделаться заметным уширение, связанное с локальными полями парамагнитных ядер молекул или ионов, окружающих парамагнитную частицу. [c.98]

Магнитные свойства веществ определяются магнитными свойствами ионов, атомов и молекул. В свою очередь, магнитные свойства атомов зависят от собственных магнитных моментов ядерных нуклонов и электронов. Магнитные моменты протонов и нейтронов пример- [c.114]

Магнитные моменты ядер намного меньше магнитных моментов электронов, но в спектре ЭПР может стать заметным уширение, связанное с локальными полями магнитных ядер молекул и ионов, окружающих парамагнитную частицу. Если парамагнитные частицы находятся близко, то орбитали, занятые неспаренными электронами, могут стать общими для них, т. е. частицы будут обмениваться электронами. В тех случаях, когда частота обмена высока, разброс локальных полей перестает проявляться. Электрон оказывается в усредненном поле, ширина линии уменьшается. Обменное взаимодействие происходит и между частицами, различными по химической при- [c.718]

Представление о механизме воздействия магнитного поля на водно-дисперсные системы [120] в определенной степени можно получить на основе теории, связывающей структурные изменения водно-дисперсных систем с образованием ионов. При магнитной обработке воды под влиянием магнитного поля происходит процессия внешних электронных облаков в молекулах, поэтому последние приобретают индуцированный магнитный момент, перпендикулярный направлению магнитного поля. Вследствие этого энергия водородных связей изменяется, происходит их изгибание и частичный разрыв. Это влечет за собой изменение взаимного расположения молекул, а следовательно, и структуры воды, что обусловливает наблюдаемые изменения ее плотности, поверхностного натяжения, вязкости и ряда других свойств. [c.34]

Весьма важным критерием для определения гибридных орбиталей центрального иона и пространственной структуры комплекса служат его магнитные свойства. По отношению к магнитному полю все вещества делятся на парамагнитные и диамагнитные. Парамагнитные вещества втягиваются в магнитное поле, а диамагнитные выталкиваются им. Магнитные свойства соединений определяются магнитными свойствами их составных частей — атомов, ионов и молекул. Если в частице все электроны спарены и их магнитные моменты взаимно компенсированы, то ее суммарный магнитный момент ц = О и частица диамагнитна. [c.210]

Магнитный момент р, парамагнитной молекулы или иона обычно измеряется в магнетонах Бора [c.496]

Оказалось, что времена ядерной магнитной релаксации 71 и Гг растворителя (изотопы Н и Ю) резко укорачиваются под влиянием парамагнитных катионов за счет прямого диполь-ди-польного и контактного сверхтонкого взаимодействия между электронным и ядерным магнитными моментами. Ввиду большого значения магнитных моментов неспаренных электронов этот механизм эффективен уже при малых концентрациях парамагнитных катионов 10 —10 моль/л [833]. Парамагнитные примеси, создавая сильные магнитные поля на ядрах молекул растворителя, координированных парамагнитным катионом, ускоряют отвод энергии от системы резонирующих ядерных спинов к ее окружению (решетке). Благодаря быстрому обмену молекул воды в координационной сфере аква-комплекса влияние парамагнетика распространяется на весь объем растворителя, и за время релаксации все ядра растворителя успевают побывать в непосредственной близости от катиона. При прочих равных условиях скорость релаксации 01=(1/Г1) или 02=(1/Гг) линейно зависит от концентрации катиона Таким образом, ядерная магнитная релаксация оказывается чувствительным инструментом обнаружения и количественной оценки содержания парамагнитных ионов в растворе. [c.436]

В нашем случае [Хэфф будет равен магнитному моменту, измеренному методом статической магнитной восприимчивости, причем каждый магнитный момент сохраняет свою цространственную ориентацию в процессе совместной диффузии ионов и молекул воды. Иными словами, время электронной шин-решеточной релаксации иона Tie много больше диффузионного времени корреляции t. Предполагается, что время t >может быть определено из обычного приближения Стокса — Энштейна (см. разд. 1.5). Когда T eпреимущественное влияние на процессы ядерной релажсации и Хэфф может быть меньше истинного магнитного момента л. Для некоторых ионов в растворах значения (Хэфф, рассчитанные из соотношения (13.3), весьма близки к значениям, полученным из экспериментов по определению статической магнитной восприимчивости, в то время как для других ионов эффективные магнитные моменты сущеслвенно меньше (см, табл. 9.2 [28]). Так, магнитные моменты ионов Си +, Fe +, Mn -t-и Сг +, имеющих сравнительно большое время спин-решеточной релаксации, приблизительно равны их статическому р., в то время как Со , Fe2+, Ni + и большинство редкоземельных ионов менее эффективно влияют на процессы релаксации ядер. [c.275]

Повидимому, соединения бора представляют, за исключением Нг, наиболее важные случаи, в которых идея одноэлектронной связи может быть целесообразно применена. В случае трехэлек-троной связи [33], незначительно отличающейся от одноэлектронной, положение оказывается совершенно иным. Предположим, что имеется два атома или иона, причем один с одним, а другой с двумя внешними электронами, т. е. А- и В . Положим, что оба электрона у В спарены. Допустим, далее, что состояние, при котором у А имеется два электрона, а у В только один, имеет соизмеримую энергию. Тогда один электрон может быть поделенным между А и В и попеременно спариваться с электронами АиВ. В определенных энергетических состояниях поделенный электрон будет стремиться находиться между А и В и таким образом образует связь между ними. Так как поделенный электрон должен попеременно спариваться с электроном А и с электроном В, его спин должен быть противоположным спинам этих электронов соответственно этому спины этих двух электронов одинаковы. Спин одного из этих электронов оказывается несбалансированным, и, таким образом, трехэлектронная связь обусловливает наличие магнитного момента у молекулы. [c.342]

Если поместить образец вещества, атомы, ионы или молекулы которого обладают магнитным моментом (разд. 5.4), в маглитное поле, и образец намагнитится по полю, то такое вещество называют парамагнитным. Ранее уже указывалось на то, что атом имеет механический орбитальный вращательные момент Мг, спиновый вращательный момент Ms, а следовательно, и орбитальный магнитный момент [c.125]

Жесткие кислоты. Электронная оболочка жестких кислот характеризуется высокой стабильностью относительно внешних электрических полей. Наиболее жесткой кислотой является протон, который из-за отсутствия электронной оболочки и чрезвычайно малого радиуса прочно связывается с активным центром молекулы основания. Недеформируемой электронной оболочкой обладают также катионы с электронной конфигурацией инертного газа, такие как Са +, АР+, Т1 +, в которых электрические и магнитные моменты всех электронов полностью скомпенсированы. Эти катионы образованы в основном элементами главных подгрупп периодической системы. К последним близки по свойствам некоторые катионы переходных металлов с не полностью занятой d-oбoлoчкoй, например Мп + и Ре +. Способность к присоединению оснований возрастает по мере увеличения ионного потенциала. Кроме того, к жестким [c.396]

У комплексов [Fe( N)6.P и [Ре(Н20)б] + различие в иаг-иитных моментах Ре + еще значительнее. В первом комплексе ион Fe +(i/ ) находится в окружении сильнодействующих лигандов, н возникает низкоспиновое состояние с одним неспареи-ным электроном. В комплексе [Ре(Н20)б] + молекулы воды создают слабое кристаллическое иоле и все пять /-электронов не спарены, в результате возникает высокоспиновое состояние с магнитным моментом, более чем в три раза высоким. [c.206]

Каждый электрон в структуре вещества можно рассматривать в качестве элементарного магнита. Магнитный момент электрона возникает как следствие его вращения вокруг своей оси, а также вокруг ядра атома. Первую составляющую определяют как спиновый магнитный момент она связана со спиновым квантовым числом электрона. Вторую составляющую называют орбитальным магнитным моментом. Ее величина зависит от орбитального и магнитного квантовых чисел данного электрона. Магнитные моменты многоэлектронных атомов, молекул или ионов представляют собой векторную сумму магнитных моментов всех входящих в их состав электронов. Для оценки магнитных свойств вещества несбходимо просуммировать магнитные моменты всех образующих его атомов, молекул или ионов с внесением поправки на их взаимодействия. В газах взаимное влияние молекул незначительно и мало сказывается на магнитных свойствах вещества в целом. В то же время в жидкостях и особенно в твердых телах взаимодействие частиц может привести к существенным изменениям магнитных характеристик системы. [c.300]

Однако для комплекса XVII [К = С(СНз)з] измеренный в растворе магнитный момент равен 3,3 Рм, что свидетельствует о наличии двух неспаренных электронов центрального иона и, следовательно, тетраэдрической структуре молекул XIX. В случаях, когда К—-вторичная алкильная группа (ИЗО-С3Н7, циклогексил), измеренный магнитный момент имеет промежуточное значение между О и 3,3 Рм. Этот результат говорит о конформационном равновесии в растворе XVIII X1X. Содержание парамагнитного тетраэдрического комплекса и наблюдаемый эффективный магнитный момент в растворе зависят от температуры последнего. [c.183]

Рассмотренный ранее метод валентных связей, как правило, дает верную информацию о наличии или отсутствии неспаренных электронов, создающих магнитные моменты молекул или ионов. Так, большинство соединений элементов главных подгрупп диамагнитно. Парамагнитны молекулы, содержащие нечетное число электронов N0, NO2, IO2, а также многие соединения d- и /-элементов. [c.115]

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]

Для вещества, состоящего из ионов или молекул с одним неспаренным электроном, вьиисленное, согласно этой формуле, значение магнитного момента должно составлять 1,73 магнетона Бора. При и = 2, 3, 4 и 5 магнитный момент должен быть равен соответственно 2,83, 3,88, 4,90 и 5,92 магнетона Бора. Приведенное здесь соотношение, учитывающее магнитный момент, который обусловлен только электронным спином, представляет собой упрощенный вариант более полного уравнения, где принимается во внимание не только спиновое, но и орбитальное движение электронов, а также диамагнитные вклады в общий магнитный момент от каждого атома, иона или молекулы и, кроме того, другие факторы (см. разд. 5.6). Однако рассматриваемое чисто спиновое уравнение вполне позволяет различать высокоспиновые и низкоспиновые электронные структуры любого комплекса путем сопоставления вьиисленного на его основе и экспериментально измеренного магнитного момента комплексного соединения. Например, экспериментальное значение магнитного момента Ре(Н20)б оказывается равным 5,10 магнетона Бора, а для Fe( N)6 оно равно нулю другими словами, последнее соединение диамагнитно. Это означает, что Ре(Н20)б является высокоспи- [c.417]

Для простых молекул, особенно для двух- и трехатомных, включающих атомы 1—3-го периодов, в настоящее время можно ы> числять практически все свойства изолированных молекул энергии различных состояний самой молекулы и ее ионов, энергии переходов, карты распределения электронной плотности, дипольныв и магнитные моменты и многие другие свойства. Эта информация позволяет в результате рассчитать онстанты равновесия и состав равновесной смеси при заданной температуре даже в тех случаях, когда синтез самих соединений пока невозуожен. На рисунке 1 дана схема так называемой нежесткой молекулы. Как показывают квантовомеханические расчеты, один из ее атомов может перемещаться в разные положения в соответствии с минимумами энерг ш состояния молекулы. [c.19]