08.05.2021 10:07
for all
1566 views
    
rating - | no usr.
 © Поліанна М

Магнітні моменти атома та його складників

Магнітні моменти атома та його складників

Атомні магнітні моменти в розрахунку на парамагнетичний атом можна обчислити таким чином: μатом=ggJμB.

Найчастіше в таких упорядкованих системах орбітальний момент відсутній.

Чисто спіновий μатом=gSμB=2SμB=nμB

де n – число неспарених електронів, якщо це феромагнітний взаємодія, а якщо це антиферомагнітна взаємодія з наявними нескомпенсованими підґратками (феромагнетика), то n – число не скомпенсованих спінів.

Ефективний магнітний момент розраховується як магнітний момент квантового об`єкта – одного атома чи йона або декількох, тобто це мікроскопічна величина. Для мікроскопічного магнітного моменту можливі тільки дискретні величини його проекції на вибрану вісь, і ця дискретність призводить до того, що ефективне значення магнітного моменту записується таким чином.

Коли ми переходимо до макроскопічних моментів (в феромагнетиках магнітний момент – це магнітний момент домену, він складається з великої кількості маленьких магнітних моментів), можна уявити, що це просто сума проекцій магнітних моментів. В результаті такого переходу виходить, що макроскопічний магнітний момент може приймати будь-який напрямок, на відміну від мікроскопічного, у якого є тільки квантовані проекції на вибрану вісь. Це призводить до формули вище.

Вимірюючи намагніченість насичення металів, коли всі магнітні моменти орієнтовані уздовж магнітного поля, можна визначити магнітний момент в розрахунку на один атом.

Намагніченість насичення найбільша у заліза. У нього в феромагнітній взаємодії приймає участь 2.2 електронів.

В металі за рахунок перекривання орбіталей утворюється так багато молекулярних орбіталей, що виникають зони дозволених і заборонених енергій замість дискретних рівнів енергії для малих молекул. Деякі електрони делокалізуються на велику кількість атомів.

Електронну конфігурацію можна записати в наступному вигляді:

Приклад для заліза – d7, 4 s0, 6 – d і s зони перекриваються. S-зона – найвища по енергії, їй відповідають електрони провідності – електрони, які сильно делокалізовані (електронний газ). Електронний газ має слабкий парамагнетизм, він не залежить від температури, він не володіє тими властивостями, якими володіє парамагнетизм локалізованих електронів, коли ми розглядаємо неспарені електрони в багатьох речовинах. Тому s-електрони не дають прямого особливого ефекту в магнітні властивості матеріалу. А на d-оболонці електрони локалізовані на кожному атомі заліза, яка розташовуються в d-зоні в такий спосіб:

Спочатку ми заповнюємо орбіталі з однаковою енергією таким чином, щоб у системи був максимальний спін. Спочатку заповнюємо електрони зі спіном вгору, потім – зі спіном вниз. Виходить, що спіни електронів не компенсують один одного. Різниця між магнітним моментом електронів спіном вгору і спіном вниз μ=2.2μB. Таким чином в металах виникають магнітні моменти.


Запрошуємо школярів підписатися на канал youtube "Готові Домашні Завдання (ГДЗ): Фізика":

Перейти до ГДЗ на YouTube


Обговорення

Візьміть участь в обговоренні

  • Поскаржитись