МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА Для описания поведения веществ в магнитном

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА Для описания поведения веществ в магнитном поле применяют магнитную индукцию B: B = H 0 + 4 M H 0 – напряженность приложенного магнитного поля M – намагниченность единицы объема B/H 0 = 1 + 4 M/H 0 = 1 + 4 v v – магнитная восприимчивость единицы объема g – удельная магнитная восприимчивость g = v /d, d – плотность вещества – молярная магнитная восприимчивость = g. M M – молярная масса

M = M 0 + v H M 0 - намагниченность в отсутствие поля M 0 0 для ферромагнетиков и ферримагнетиков M 0 = 0 для диамагнетиков и парамагнетиков c > 0 - парамагнетики c < 0 - диамагнетики эфф = 2, 828√ . T , Б 10 -4 – 10 -6 Б = (eh)/(4 me) = 9, 274. 10 -24 А. м 2 (чисто спиновый) = √n(n+2) Б = 2√S(S+1) Б n – число неспаренных электронов

При учете спин-орбитального взаимодействия: = g√J(J+1) Б J = L – S (подуровень заполнен меньше чем наполовину) J = L + S в остальных случаях g – фактор Ланде g = 1 + [J(J+1) + S(S+1) – L(L+1)]/[2 J(J+1)] L = 0, S = 0 полностью заполненный подуровень L = 0, g = 2 наполовину заполненный подуровень Для 3 d-элементов практически нет вклада от спин-орбитального взаимодействия Спин-орбитальное взаимодействие нужно учитывать для 4 d-, 5 d-, а также для f-элементов (4 f-электроны атомов лантаноидов полностью экранированы от поля лигандов заполненными 5 s-, 5 p-орбиталями)

* - отклонение от расчетного, т. к. первое возбужденное состояние находится незначительно выше основного, и часть атомов всегда находится в возбужденном состоянии

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ОКТАЭДРИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ cоединение, n K 3[Fe(ox)3] 5 [Cr(en)3]Br 2 4 эфф эксп. , Б 5, 95 4, 75 эфф рассч. , Б эфф cоединение, n эфф эксп. , рассч. , 2, 83 Б Б 5, 92 K 3[V(ox)3] 2 2, 80 4, 90 [V(bipy)Cl 4] 1 1, 77 1, 73 [Ti. F 6]31 1, 70 1, 73 K 2[Mn(CN)6] 3 3, 94 3, 88 K 4[Mn(CN)6] 1 2, 18 1, 73 [Co(NH 3)6]3+ 0 0 n – число неспаренных электронов 0

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ тип взаимодействие с внешним полем примеры происхождение вызван спиновыми все системы, и орбитальными Парамагнетизм притяжение, сод. неспарен- моментами неспа. B>H ные электроны ренных электронов вызван доменами, в которых магн. моменты упорядочены антипараллельно KNi. F 3, Mn. Se, ориентированные 2 эквивалентные Mn. O ферромагнитные подрешетки антипараллельно ориентированные 2 Fe. Cr 2 O 4 неэквивалентные ферромагнитные подрешетки Сильное Ферромагнетизм притяжение, Fe, Co, Ni, их cплавы, Eu. O B>>H Антиферромагнетизм Ферримагнетизм Слабое притяжение, B>H = f(T, H) = C/(T- ) * T > TC – п T < TC - ф ** T > TN – п; T < TN - быстро cпадает T > TC – п T < TC - ф **

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ тип взаимодействие с внешним полем примеры притяжение, Мелкодисперс. Супермагнетизм ные ферромаг. B>H нетики Диамагнетизм Ландау Слабое отталкивание, B

ферромагнетик слабый ферромагнетик антиферромагнетик коллинеарный ферримагнетик слабонеколлинеарный сильнонеколлинеарный антиферромагнетик ферримагнетик

TC – температура Кюри Fe TC = 769 C -Fe: до 769 C (фм) оцк -Fe: 769 -917 C (пм) оцк -Fe: 917 -1394 C гцк -Fe: 1394 -1535 C (т. пл. ) oцк Сo TC = 1121 C TN – температура Нееля

ЗАКОН КЮРИ = C/T C – постоянная Кюри для парамагнетиков ЗАКОН КЮРИ-ВЕЙСА = C/(T - ) C – постоянная Кюри Q- парамагнитная температура Кюри а) Для парамагнетиков (с учетом внутрикристаллического поля и взаимодействия между ионами) б) Для ферромагнетиков (T > TC) и антиферромагнетиков (T > TN ) в парамагнитной области

-1 1/ (T) = C-1. T - , = /C, C = ctg < 0 для антиферромагнетиков > 0 для ферромагнетиков T

рычажные весы шкала образец N S магнитное поле

СТАНДАРТЫ ДЛЯ КАЛИБРОВКИ g. 106 t , C cм 3/г t , C вещество вода -0, 7192 20 Cu. SO 4. 5 H 2 O 5, 94 25 ртуть -0, 168 18 Co. Hg (NCS)4 16, 44 25 KCl -0, 523 20 Fe(NH 4)2(SO 4)2. . 6 H O 2 32, 6 18 Pt 0, 971 20 вещество cм 3/г

Ca. Ti. O 3 Атомы Ti в вершинах кубической ячейки, атом Ca в ее центре; атомы O в серединах всех ребер ячейки RFe. O 3 – антиферромагнетики; R = РЗЭ

Mg 3 Al 2(Si. O 4)3 – природный гранат R 3 M 2(XO 4)3, RIII – Y, Ln; MIII, XIII – Fe, Al, Ga ферримагнетики Y 3 Fe 2(Fe. O 4)3 TC = 556 K

Структура нормальной шпинели – кубическая плотнейшая упаковка атомов O, в которой тетраэдрические пустоты заняты атомами MII , а октаэдрические пустоты – атомами ЭIII. Al 2 III(Mg. IIO 4), Co 2 III(Co. IIO 4), Mn 2 III(Mn. IIO 4) В обращенной шпинели ½ катионов ЭIII находится в тетраэдрических пустотах, а MII и ½ катионов ЭIII – в октаэдрических пустотах Fe. III (Fe. IIIO 4) Ферриты Me. OFe 2 O 3 (M = Ni, Co, Fe, Mn) со структурой нормальной шпинели – антиферромагнетики. Ферриты со структурой обращенной шпинели – ферримагнетики.

E * * диамагнетик