Moddalarning magnit xususiyatlari Reja. Magnit xususiyatlari bo'yicha moddalarni tasniflash. Magnit materiallarning tasnifi

MAGNETIK XUSUSIYATLARI VA MADDALARNING TUZILISHI
Magnetokimyo - bu moddalarning magnit xususiyatlarini, shuningdek ularning molekulalar tuzilishi bilan aloqalarini o'rganadigan kimyoning bir bo'limi. Uning fan sifatida shakllanishini 20-asrning boshlarida, magnetizmning asosiy qonunlari kashf etilganida bog'lash mumkin.
MADDALARNING MAGNETIK XUSUSIYATLARI
Magnetizm materiyaning asosiy xususiyatidir. Doimiy magnitlarning temir buyumlarni o'ziga jalb qilish xususiyati qadim zamonlardan beri ma'lum bo'lgan. Elektromagnetizmning rivojlanishi tabiatda mavjud bo'lgan barqarorlardan kuchliroq elektromagnitlarni yaratishga imkon berdi. Umuman olganda, elektromagnit hodisalardan foydalanishga asoslangan turli xil qurilmalar va qurilmalar shunchalik keng tarqalganki, endi ularsiz hayotni tasavvur qilib bo'lmaydi.Shu bilan birga, nafaqat doimiy magnit magnit maydon bilan, balki boshqa barcha moddalar bilan ham o'zaro ta'sir qiladi. Magnit maydon, moddalar bilan ta'sir o'tkazib, o'z qiymatini vakuum bilan solishtirganda o'zgartiradi (bundan keyin barcha formulalar SI tizimida yoziladi):
bu erda µ 0 - 4p 10 -7 H / m ga teng bo'lgan magnit doimiy, µ - moddaning magnit o'tkazuvchanligi, B - magnit induksiya (T da), H - magnit maydon kuchlanishi (A / m da). Ko'pgina moddalar uchun m birlikka juda yaqin, shuning uchun asosiy ob'ekt molekula bo'lgan magnetoximiyada magnit sezuvchanlik deb ataladigan c qiymatidan foydalanish qulayroq. Bunga moddaning hajmi, massasi yoki miqdori birligi taalluqli bo'lishi mumkin, keyin u mos ravishda hajmli (o'lchovsiz) deb nomlanadi. Rezyume, aniq CD(sm3 / g da) yoki molyar sm(sm3 / molda) magnit sezgirligi.Moddalarni ikkita toifaga bo'lish mumkin: magnit maydonni susaytiradigan moddalar (v< 0), называются диамагнетиками, те, которые усиливают (c >0), - paramagnetlar. Bir jinsli magnit maydonda kuch diamagnetga ta'sir qiladi, uni maydondan, paramagnetdan itaradi, aksincha, uni tortib oladi deb tasavvur qilish mumkin. Quyida muhokama qilingan moddalarning magnit xususiyatlarini o'lchash usullari bunga asoslangan. Diamagnets (va bu organik va yuqori molekulyar birikmalarning aksariyat qismi) va asosan paramagnetlar magnetokimyani o'rganish ob'ektlari hisoblanadi.Diamagnetizm moddaning eng muhim xossasidir, chunki magnit maydon ta'sirida to'ldirilgan elektron qatlamlaridagi elektronlar (ularni kichik o'tkazgichlar sifatida tasavvur qilish mumkin), va siz bilganingizdek elektr zaryadi magnit maydonni keltirib chiqaradi, Lenz qoidasiga ko'ra tashqi maydon ta'sirini kamaytirish uchun shunday yo'naltiriladi. Bunday holda, elektron pretsessiyani dumaloq oqimlar deb hisoblash mumkin. Diamagnetizm barcha moddalarga xosdir, faqat atomik vodoroddan tashqari, chunki barcha moddalar juftlashgan elektronlarga va to'ldirilgan elektron qobiqlarga ega.Paramagnetizmni o'zlarining magnit momenti (spin) hech narsa bilan muvozanatlashmaganligi sababli (shunday qilib, juftlangan elektronlarning spinlari qarama-qarshi yo'nalishlarga yo'naltirilgan va bir-birlarini bekor qiladigan) juftliksiz elektronlar chaqiradi. Magnit maydonda spinlar maydonning yo'nalishi bo'yicha birlashishga moyil bo'lib, uni kuchaytiradi, garchi bu tartib tartibsiz issiqlik harakati bilan buzilgan bo'lsa ham. Shuning uchun paramagnitik sezuvchanlik haroratga bog'liq ekanligi aniq - harorat qancha past bo'lsa, sezuvchanlik qiymati shunchalik yuqori bo'ladi.Magnit sezuvchanlikning bu turi orientatsion paramagnetizm deb ham ataladi, chunki uning sababi tashqi magnit maydonidagi elementar magnit momentlarning yo'nalishi.Atomdagi elektronlarning magnit xossalarini ikki xil ta'riflash mumkin. Birinchi usulda elektronning ichki (spin) magnit momenti orbitalga (elektronlar yadrosi atrofida harakatlanishi tufayli) ta'sir qilmaydi yoki aksincha deb taxmin qilinadi. Aniqroq aytganda, bunday o'zaro ta'sir har doim mavjud (spin-orbitaning o'zaro ta'siri), lekin 3d ionlari uchun u kichik va magnit xususiyatlarini ikkita kvant sonlar L (orbital) va S (spin) bilan etarli darajada aniqlik bilan tavsiflash mumkin. Kuchli atomlar uchun bu yaqinlashuv qabul qilinmaydi va J ning umumiy magnit momentining yana bitta kvant soni kiritiladi, bu qiymatlarni | L + S | oldin | L - S |Magnit ta'sir o'tkazish energiyasining kattaligining kichikligiga e'tibor berish kerak (xona harorati va laboratoriyada keng tarqalgan magnit maydonlari uchun magnit o'zaro ta'sir energiyasi molekulalarning issiqlik harakati energiyasidan kattaligi uchdan to'rtgacha kamroq) .Harorat tushirilganda, avval o'zlarini paramagnet tutadigan, so'ngra ma'lum bir haroratga yetganda magnit xususiyatlarini tubdan o'zgartiradigan moddalar juda oz. Eng taniqli misol - ferromagnitlar va ular o'zlarining nomlarini olgan moddalar - temir, bular Kюuri haroratidan past bo'lgan atom magnit momentlari bir yo'nalishda tekislanib, o'z-o'zidan magnitlanishiga olib keladi. Shu bilan birga, maydon bo'lmagan taqdirda makroskopik magnitlanish mavjud emas, chunki namuna o'z-o'zidan 1 mkm hajmdagi hududlarga bo'linadi, bu domenlar deb nomlanadi, ularning ichida elementar magnit momentlar bir xil yo'naltirilgan, ammo turli xil domenlarning magnitlanishi tasodifiy yo'naltirilgan va o'rtacha, bir-birini bekor qiladi. Ferromagnit o'tishni keltirib chiqaradigan kuchlarni faqat kvant mexanikasi qonunlari bilan izohlash mumkin.Antiferromagnitlarning xarakteristikasi shundaki, antiferromagnitik o'tish temperaturasidagi spin magnit momentlari (Néel harorati TN) bir-birini bekor qilishi uchun tartiblangan.Agar magnit momentlarning kompensatsiyasi to'liq bo'lmasa, bunday moddalar ferrimagnets deb nomlanadi, masalan Fe2O3 va FeCr2O4. So'nggi uchta birikma klassi qattiq moddalardir va ularni asosan fiziklar o'rganadilar. So'nggi o'n yilliklarda fiziklar va kimyogarlar yangi magnit materiallar yaratdilar.Juftlanmagan elektronni o'z ichiga olgan molekulada qolgan (juftlashgan) elektronlar magnit maydonni susaytiradi, ammo ularning har birining hissasi kattaligi ikki-uch darajaga kichik. Ammo, agar biz juft bo'lmagan elektronlarning magnit xususiyatlarini juda aniq o'lchashni istasak, unda diamagnitik tuzatishlar deb nomlashimiz kerak, ayniqsa ular katta organik molekulalar uchun, ular o'nlab foizga yetishi mumkin. Molekuladagi atomlarning diamagnitik sezgirligi Paskal-Langevin qo'shilish qoidasiga binoan bir-biriga qo'shiladi. Buning uchun har bir turdagi atomlarning diamagnitik sezuvchanligi molekuladagi bunday atomlar soniga ko'paytiriladi, so'ngra konstruktiv xususiyatlar uchun konstruktiv tuzatishlar kiritiladi (er-xotin va uchli bog'lanishlar, aromatik halqalar va boshqalar). Moddalarning magnit xossalari eksperimental tarzda qanday o'rganilishini ko'rib chiqamiz.