Как определить парамагнетик или диамагнетик: Классификация магнетиков: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики

Содержание

Классификация магнетиков: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики

По свои магнитным свойствам все вещества делятся на слабомагнитные и сильномагнитные. Кром того магнетики классифицируют в зависимости от механизма намагничивания.

Диамагнетики

Диамагнетики относят к слабомагнитным веществам. В отсутствии магнитного поля они не намагничены. В таких веществах при их внесении во внешнее магнитное поле в молекулах и атомах изменяется движение электронов так, что образуется ориентированный круговой ток. Ток характеризуют магнитным моментом ($p_m$):

где $S$ — площадь витка с током.

Создаваемая этим круговым током, дополнительная к внешнему полю, магнитная индукция направлена против внешнего поля. Величина дополнительного поля может быть найдена как:

Диамагнетизмом обладает любое вещество.

Магнитная проницаемость диамагнетиков очень незначительно отличается от единицы. Для твердых тел и жидкостей диамагнитная восприимчивость имеет порядок приблизительно ${10}^{-5},\ $для газов она существенно меньше. Магнитная восприимчивость диамагнетиков не зависит от температуры, что было открыто экспериментально П. Кюри.

Диамагнетики делятся на «классические», «аномальные» и сверхпроводники. Классические диамагнетики имеют магнитную восприимчивость $\varkappa

В несильных магнитных полях намагниченность диамагнетиках пропорциональна напряженности магнитного поля ($\overrightarrow{H}$):

где $\varkappa $ — магнитная восприимчивость среды (магнетика). На рис.1 представлена зависимость намагниченности «классического» диамагнетика от напряженности магнитного поля в слабых полях.

Рис.1

Парамагнетики

Парамагнетики, также относят к слабомагнитным веществам. Молекулы парамагнетиков имеют постоянный магнитный момент ($\overrightarrow{p_m}$). Энергия магнитного момента во внешнем магнитном поле вычисляется по формуле:

Минимальное значение энергии достигается тогда, когда направление $\overrightarrow{p_m}$ совпадает с $\overrightarrow{B}$. При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле в соответствии с распределением Больцмана появляется преимущественная ориентация магнитных моментов его молекул в направлении поля. Появляется намагничивание вещества. Индукция дополнительного поля совпадает с внешним полем и соответственно усиливает ее. Угол между направлением $\overrightarrow{p_m}$ и $\overrightarrow{B}$ не изменяется. Переориентирование магнитных моментов в соответствии с распределением Больцмана происходит за счет столкновений и взаимодействия атомов друг с другом. Парамагнитная восприимчивость ($\varkappa $) зависит от температуры по закону Кюри:

или закону Кюри — Вейсса:

где C и C’ — постоянные Кюри, $\triangle $ — постоянная, которая бывает больше и меньше нуля.

Магнитная восприимчивость ($\varkappa $) парамагнетика больше нуля, но, как и у диамагнетика весьма мала.

Парамагнетики делят на нормальные парамагнетики, парамагнитные металлы, антиферромагнетики.

У парамагнитных металлов магнитная восприимчивость не зависит от температуры. {-6}.$

У парамагнетиков существует такое явление ка парамагнитный резонанс. Допустим, что в парамагнетике, который находится во внешнем магнитном поле, создают дополнительное периодическое магнитное поле, вектор индукции этого поля перпендикулярен вектору индукции постоянного поля. В результате взаимодействия магнитного момента атома с дополнительным полем создается момент сил ($\overrightarrow{M}$), который стремится изменить угол между $\overrightarrow{p_m}$ и $\overrightarrow{B}.$ Если частота переменного магнитного поля и частота прецессии движения атома совпадают, то созданный переменным магнитным полем момент сил либо все время увеличивает угол между $\overrightarrow{p_m}$ и $\overrightarrow{B}$, либо уменьшает. Это явление и называют парамагнитным резонансом.

В несильных магнитных полях намагниченность в парамагнетиках пропорциональна напряженности поля, и выражается формулой (3) (рис.2).

Рис. 2

Ферромагнетики

Ферромагнетики относят к сильномагнитным веществам. Магнетики, магнитная проницаемость которых достигает больших значений и зависит от внешнего магнитного поля и предшествующей истории называют ферромагнетиками. Ферромагнетики могут иметь остаточную намагниченность.

Магнитная восприимчивость ферромагнетиков является функцией от напряженности внешнего магнитного поля. Зависимость J(H) представлена на рис. 3. Намагниченность имеет предел насыщения ($J_{nas}$).

Рис. 3

Существование предела насыщения намагниченности указывает, что намагниченность ферромагнетиков вызвана переориентировкой некоторых элементарных магнитных моментов. У ферромагнетиков наблюдается явление гистерезиса (рис.4).

Рис. 4

Ферромагнетики в свою очередь делят на:

  1. Мягкие в магнитном отношении. Вещества с большой магнитной проницаемостью, легко намагничивающиеся и размагничивающиеся. Их используют в электротехнике, там, где работают с переменными полями, например в трансформаторах.
  2. Жесткие в магнитном отношении. Вещества с относительно небольшой магнитной проницаемостью, трудно намагничивающиеся и размагничивающиеся. Эти вещества используют при создании постоянных магнитов.

Пример 1

Задание: Зависимость намагниченности для ферромагнетика показана на рис. 3. J(H). Изобразите кривую зависимости B(H). Существует ли насыщение для магнитной индукции, почему?

Решение:

Так как вектор магнитной индукции связан с вектором намагниченности соотношением:

\[{\overrightarrow{B}=\overrightarrow{J\ }+\mu }_0\overrightarrow{H}\ \left(1.1\right),\]

то кривая B(H) не достигает насыщения. График зависимости индукции магнитного поля от напряженности внешнего магнитного поля можно представить, как изображено на рис. 5. Такая кривая называется кривой намагничивания.

Рис. 5

Ответ: Насыщения для кривой индукции нет.

Пример 2

Задание: Получите формулу парамагнитной восприимчивости $(\varkappa)$, зная, что механизм намагничивания парамагнетика аналогичен механизму электризации полярных диэлектриков. 2{\mu }_0n}{3kT}\ .$

Диамагнетизм й парамагнетизм — Справочник химика 21





    Известны следующие разновидности магнитных эффектов диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм и антиферромагнетизм. [c.190]

    Обычно говорят, что парамагнетики втягиваются в магнитное поле, а диамагнетики выталкиваются из него. Но это простое определение неточно, поскольку оно не учитывает смешанных систем, состоящих как из парамагнитных, так и диамагнитных молекул или компонентов. В этом обзоре мы будем пользоваться определениями диамагнетизма, парамагнетизма и ферромагнетизма, данными выше. [c.403]








    Различают следующие основные типы взаимодействия между веществом и магнитным полем диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм, -антиферромагнетизм и ферримагнетизм. Знание магнитных свойств дает информацию об электронной структуре веществ. [c.811]

    Гомоядерные двухатомные молекулы. Пи(л)-орбитали. Вырожденные энергетические уровни. Парамагнетизм и диамагнетизм. [c.509]

    Комплексы переходных металлов. Лиганды. Геометрические изомеры. Октаэдрическая структура, плоская квадратная структура и тетраэдрическая структура. Парамагнетизм и диамагнетизм. Лабильность и инертность. Взаимосвязь степени окисления центрального атома и структуры комплекса. Влияние числа /-электронов металла на структуру комплекса. Перенос заряда. [c.204]

    Что такое диамагнетизм и парамагнетизм Какие молекулы обладают диамагнитными свойствами, какие — парамагнитными  [c.33]

    Так как в магнитном поле намагниченность диамагнитных веществ меньше, чем в вакууме, диамагнетики выталкиваются из магнитного поля. Вследствие более высокой намагниченности парамагнетиков по сравнению с вакуумом последние втягиваются магнитным полем. Диамагнетизм присущ всем веществам, а парамагнетизмом характеризуются соединения переходных элементов.[c.338]

    Происхождение парамагнетизма связано с присутствием в молекулах веществ неспаренных электронов, которые вследствие вращения вокруг оси обладают магнитным моментом. Получаемая на опыте величина магнитной восприимчивости представляет собой суммарный эффект диа- и парамагнетизма. Поскольку диамагнетизм веществ выражен слабее, чем пара- и тем более ферромагнетизм, то в пара- и тем более ферромагнетиках им пренебрегают. Орбитальный магнетизм (т. е. магнетизм, вызванный движением электронов по орбитам) считают скомпенсированным. [c.338]

    Известно несколько типов магнитного поведения веществ, но не все они характерны для систем комплексных ионов. Ферромагнетизм, антиферромагнетизм и ферримагнетизм — относительно редкие явления в комплексах. По этой причине мы их рассматривать не будем. Для нас значительно больший интерес представ ляют нормальный парамагнетизм и диамагнетизм. [c.271]

    При отсутствии у вещества парамагнетизма (например, если молекулы находятся в синглетном состоянии) оно характеризуется диамагнетизмом (хКлассическая теория объясняет это тем, что под действием постоянного внешнего магнитного поля. электроны системы совершают вращательное движение вокруг направления магнитного поля, имея при этом определенный механический момент. Этому моменту у заряженной частицы соответствует магнитный момент,, который и создает отрицательное намагничение вещества. [c.102]

    Метод валентных связей позволяет предвидеть магнитные свойства комплексов. Так, он указывает на парамагнетизм комплексов [N 014 12 и [N (N1 3)6] и диамагнетизм комплекса [N ( N)4p , что подтверждается экспериментом. Этот метод позволяет предсказать, что реакции аамещения лигандов проходят быстро у внешнеорбитальных комплексов. Расчет электронного строения комплексов, а также анализ и предсказание их спектров при помощи метода валентных связей затруднены. [c.35]

    Диамагнитные свойства присущи всем веществам без исключения. Они вызывают возникновение силы, выталкивающей вещество из неоднородного магнитного поля. Если все электроны в веществе спарены, оно обладает только диамагнитными свойствами. При наличии неспаренных электронов вещество обладает также парамагнетизмом, который вызывает втягивание вещества в магнитное поле диамагнетизм проявляется в этом случае в виде малой поправки и вещество ведет себя как парамагнитное. Наиболее выражен парамагнетизм у свободных радикалов ( СНз,-QHs и др.), молекул- [c.126]

    Фарадей Майкл (1791—1867) — английский физик и химик, основоположник учения об электромагнитном иоле. Открыл явление электромагнитной индукции. Получил жидкий хлор и некоторые другие газы. Осуществил количественные исследования электролиза. Открыл явления парамагнетизма и диамагнетизма. [c.288]

    Как теория МО объясняет а) диамагнетизм молекул N2 и Ра б) парамагнетизм молекул Вг и Оо  [c.147]

    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]

    Парамагнетизм и диамагнетизм твердых веществ [c.301]

    Проведенное выше рассмотрение неполно, потому что электроны проводимости обладают не только парамагнетизмом, но н диамагнетизмом. Как показал Л. Д Ландау (1930 г.), учет изменения движения электронов в магнитном поле приводит к следующему [2]  [c.305]

    Большинство простых веществ существует не в виде молекул, а представляет собой более сложные макроскопические образования с немолекулярной структурой. Характерной особенностью этого состояния является агрегация большого числа атомов (порядка постоянной Авогадро) в едином ансамбле, в результате чего и возникают новые свойства, о которых нельзя говорить применительно к молекулам. Так, молекулярный пар натрия Каз (г), существующий при высоких температурах, принципиально отличается от одноатомного пара тем, что здесь возникает ковалентная ковалентной связи в молекуле Ка2 (г) и отсутствия межмолекулярного взаимодействия натрий в парообразном состоянии обладает диамагнетизмом (в отличие от одноатомного пара) и является диэлектриком. В то же время при конденсации пара натрия в жидкость и ее кристаллизации возникает простое вещество с металлической связью и всеми характерными для металла свойствами парамагнетизмом, высокой электрической проводимостью, пластичностью и т.п. [c.240]








    На рис. IV.15 показана зависимость интенсивности кольцевого тока I в циклических я-системах от степени альтернирования длин связей, полученная путем квантовомеханических расчетов. Видно, что с ростом альтернирования парамагнетизм уменьшается быстрее, чем диамагнетизм, но интенсивность кольцевого тока, напротив, значительно выше для 4п-делока-лизованных п-систем. Эти предсказания с очевидностью подтверждает рис. IV. 13, поскольку химические сдвиги в дианионе 27 существенно больше, чем в углеводороде 25. Если примем, что в некотором гипотетическом модельном соединении с локализованными углерод-углеродными связями значения ст для кольцевых протонов и метильных протонов составляют 6 н [c. 101]

    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]

    Диамагнетизм обусловлен микроскопическими токами, индуцируемыми в образце внешним магнитным полем. Создаваемые таким образом магнитные диполи выстраиваются в направлении, противоположном направлению внешнего поля. Поскольку индуцированные магнитные диполи направлены против поля, на диамагнитные вещества действует сила в направлении ослабления неоднородного магнитного поля. В противоположность этому парамагнитные вещества притягиваются полюсами магнита, создающего неоднородное магнитное поле. Диамагнетизмом обладают все вещества. Однако если вещество парамагнитно, то диамагнетизм составляет лишь 1/100 или 1/1000 долю парамагнетизма. [c.497]

    Магнетизм. В табл. 3.11 приведены величины магнитной восприимчивости для простых веществ. Все соответствующие неметаллическим элементам простые вещества диамагнитны исключение составляет кислород. Металлы в большинстве своем парамагнитны, а те, которые диамагнитны, принадлежат к подгруппам Ш — 1ПБ (кроме А1). На молекулярном уровне наличие неспаренных электронов обусловливает парамагнетизм, а их отсутствие —диамагнетизм, величина которого не зависит от температуры, тогда как магнитная восприимчивость парамагнитных веществ с увеличением температуры уменьшается. Однако у металлов трудно разграничить свойства, связанные с поведением отдельных атомов, и свойства, присущие совокупности атомов, вот почему простой моделью объяснить магнетизм не удается. Среди металлов исключительно высоким магнетизмом обладают Ре, Со и N1. Подробно этот вопрос рассматривается в выпусках 6 и 21 данной серии ( Химия комплексных соединений и Химия материалов ). [c.129]

    При наличии у атомов вещества свободных электронов (металлы, полупроводники) появляется особый вид диа- и парамагнетизма, когда действием внешнего магнитно1о поля спиновые магнитные моменты свободных электронов ориентируются, вследствие чего возникает парамагнетизм электронного газа. При наложении внешнего магнитного поля хаотически движущиеся электроны начинают перемещаться по замкнутым орбиталям, что вызывает Диамагнетизм. Соотношение диа- и парамагнетизма для различных металлов неодинаково. Так, у щелочных металлов преобладает парамагнетизм, а у сурьмы и висмута —диамагнетизм. При малых концентрациях свободных электронов (полупроводники) магнитная восприимчивость существенно зависит от температуры, при высоких концентрациях (металлы) — почти не зависит от нее.[c.192]

    Диамагнетизм, вызванный орбитальным движеЕ1ием элект )о-нов, присущ всем веществам, имеющим и спаренные, и неспаренные электроны, а парамагнетизм—только веществам, обладающим неспаренными электронами. При экспериментальном изучении магнитных свойств веществ определяют суммарный эффект, вызванный диа- и парамагнетизмом. Так как диамагнетизм веществ выражен намного слабее парамагнетизма, при оценке магнитных свойств парамагнетиков диамагнетизм не учитывают, [c.193]

    Таким образом, качественный вариант метода Е1С позволяет сделать некоторые предсказания относительно геометрической конфигурации и магнитных свойств комплексов. Так, он указывает на парамагнетизм комплексов [Ni l4] и [N (N [3)6] + и диамагнетизм комплекса [Ы1(СЫ)4]2″, что подтверждается экспериментом. Этот метод позволяет предсказать, что реакции замещения лигандов проходят быстро у внешнеорбитальных комплексов. Некоторые обобш,ения, полученные с помощью метода ВС, имеют довольно широкий характер и успешно подтверждаются. К их числу относится, например, предсказание квадратной структуры комплексов -катионов с лигандами сильного поля. Проверенное на [c.66]

    Из природы диамагнетизма следует, что атомы, имеющие только заполненные р , и электронные оболочки, сферически симметричные, диамагнитны, все остгшьные — парамагнитны. Диамагнитны также в значительном большинстве и молекулы,, поскольку спины их электронов скомпенсированы, а орбитальный магнетизм равен нулю. Парамагнетизм многих атомов и ионов переходных металлов связан с нескомпенсированным спином л -электронов . Парамагнетизм, наблюдаемый у некоторых молекул (О2, 82, КО.и др.), а также парамагнетизм свободных радикалов в основном также имеет спиновое происхождение. [c.76]

    Ионы, у которых все электроны спарены и электронные оболочки лишены магнитного момента (диамагнитные ионы), могут приобретать ванфлековский диамагнетизм в результате сближения с другими ионами. Причиной служит взаимная деформация электронных оболочек. В сложных ионах такая деформация часто существует именно в силу того, что составляющие ион атомы сближены (собственный парамагнетизм). Взаимодействие сложного иона (например, аниона) с другим (катионом) ведет к появлению дополнительного ванфлековского парамагнетизма (индуцированный парамагнетизм). [c.90]

    Формула (554) показывает, что квантовый газ свободных электронов обладает диамагнетизмом, который при обычных условиях нельзя непосредственно наблюдать, так как он перекрывается в три раза более сильным положительным паулиевским спиновым парамагнетизмом (553). Обнаружить его (см. ниже) можно только в области низких температур и при наличии достаточно сильных внешних магнитных полей бН- > к Т). [c.305]

    Магнитные свойства простых веществ также обнаруживают периодическую зависимость от порядкового номера элемента (рис. 126), но закономерности, которым подчиняется эта зависимость, требуют пояснения. В стандартных условиях простые вещества находятся в разном агрегатном состоянии. Все газообразные и жидкие простые вещества являются диамагнитными. Единственным исключением является кислород, парамагнетизм двухатомной молекулы которого объясняется с позиций метода МО. Сложнее обстоит дело с кристаллическими веществами. Магиитные свойства крист аллов определяются главным образом тремя вкладами диамагнетизмом атомного остова, орбитальным диамагнетизмом валентных электронов и спиновым парамагнетизмом. У неметаллов, в кристаллах которых доминирует ковгшентная связь, вклад спинового парамагнетизма пренебрежимо мал, поэтому все они диамагнитны. Парамагнитными свойствами обладают все переходные металлы с недостроенными и /оболочками, щелочные, щелочно-земельные металлы и магний, а также алюминий. -Металлы с заполненными внутренними оболочками (подгруппы меди и цинка) диамагнитны, так как у них спиновый парамагнетизм не перекрывает двух диамагнитных составляющих (орбитального диамагнетизма валентных электронов и диамагнетизма атомного остова). По той же причине диамагнитными свойствами обладают металлы подгруппы галлия, олово и свинец.[c.248]

    В общем случае М. в. в-ва состоит из вкладов, обусловленных температурно зависимым парамагнетизмом Хмра (ионы d- и /-элементов с нескомпенсир. спинами электронов, стабильные своб. радикалы и т. п.), температурно независимым парамагнетизмом х, диамагнетизмом Хд .  [c.623]

    Соотношение этих вкладов определяет, является ли в-во диа- или парамагнетиком. Так, М. в. диамагнитиых металлич. кристаллов меньше, чем суммарная М. в. ионов решетки, что обусловлено электронами проводимости. Последние, обладая собственным магн. моментом, своим парамагнетизмом уменьшают суммарный диамагнетизм решетки. У щелочных металлов слабый диамагнетизм частиц с замкнутой электронной оболочкой меньше, чем парамагнетизм электронов проводимости, в то время как у меди и ее аналогов парамагнетизм электронов проводимости оказывается меньше, чем диамагнетизм 18-электронной оболочки (п — )s p d °. [c.623]

    Верхняя строка—магнитная восприимчивость (отнесенная к массе вещества) Xg. см Г (знаком плюс обозначен парамагнетизм, знаком минус —диамагнетизм). Сред-ияя строка —электрическое сопротивлеине (удельное сопротивление) р, 10 Ом см (верхний цифровой индекс обозначает температуру определения в °С, при отсутствии индекса температура 20°С). Нижняя строка —коэффициент теплопроводности А,. Вт М К . 300 К-П —полупроводник СМ—сильномагинтиое вещество. [c.128]


Парамагнетизм и диамагнетизм

Физика > Парамагнетизм и диамагнетизм

 

Рассмотрите природу и действие парамагнетизма и диамагнетизма: силы притягивания и отталкивания в магнитном поле, определения, примеры, магнитная сила.

Парамагнетизм – притягивание материала в магнитном поле, а диамагнетизм – отталкивание.

Задача обучения

  • Охарактеризовать диамагнитные и парамагнитные материалы.

Основные пункты

  • Парамагнетики функционируют как магниты при наличии внешнего магнитного поля.
  • Диамагнетики создают магнитное поле, противоположное внешнему, поэтому отталкивают магниты.
  • Все материалы обладают диамагнетизмом, который слабо влияет на реакцию материала в магнитном поле.

Термины

  • Ферромагнетизм – явление, когда вещества способны трансформироваться в постоянные магниты из-за влияния магнитного поля.
  • Парамагнетизм – стремление магнитных диполей выровняться с внешним магнитным полем. Подобные материалы становятся временными магнитами.
  • Диамагнетизм – слабая форма магнетизма, присутствующая только при наличии внешнего магнитного поля.

Парамагнетизм

Парамагнетизма — форма магнетизма, где материал будет притягиваться только, если есть внешнее магнитное поле. В парамагнитных материалах есть относительная магнитная проницаемость, больше или равная 1. Созданный магнитный момент выступает линейным и также слаб.

Атомы и молекулы обладают постоянными магнитными моментами (диполи) даже, если приложенное поле отсутствует. Обычно постоянный момент гарантируется вращением неспаренных электронов на атомных и молекулярных электронных орбиталях.

В условиях чистого парамагнетизма диполи не контактируют и ориентируются беспорядочно при термическом возбуждении, если нет внешнего поля. То есть, чистый магнитный момент приближается к нулю. Когда же магнитное поле активировано, то диполи стараются выровняться и формируют чистый магнитный момент в сторону приложенного поля.

Парамагнитные материалы обладают небольшой положительной восприимчивостью к магнитным полям. Они лишь немного притягиваются и не сохраняют приобретенных свойств, если нет внешнего поля.

Ориентация в парамагнитном материале при наличии электрического поля (справа) и его удалении (слева)

Среди парамагнитных материалов стоит вспомнить магний, молибден, литий и тантал. Однако, как только внешнее магнитное поле исчезает, парамагнетики теряют свои свойства, потому что тепловое движение рандомизирует вращательные позиции. Некоторые сохраняют вращательный беспорядок при абсолютном нуле. Поэтому и суммарная намагниченность опускается к нулю, если убрать поле.

Диамагнетизм

Диамагнетизм отмечает умение объекта формировать магнитное поле, вступающее в сопротивление к внешнему. Поэтому они не притягиваются, а отталкиваются, что приводит к таким поразительным вещам, как левитация диамагнитного материала, если его установить над мощным магнитом.

Пиролитический углерод, левитирующий над постоянным магнитом

По большей части диамагнетизм присутствует во всех материалах, и он всегда слабо влияет на реакцию материала по отношению к магнитному полю. У всех проводников заметен эффективный диамагнетизм, если магнитное поле меняется.  К примеру, сила Лоренца на электронах заставит их циркулировать вокруг вихревых токов. Далее токи создадут индуцированное магнитное поле, сопротивляющееся перемещению проводника.


Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики, антиферромагнетики — Zygar

Диамагнетизм (от греч. dia – расхождение и магнетизм) — свойство веществ намагничиваться навстречу приложенному магнитному полю.

Диамагнетиками называются вещества, магнитные моменты атомов которых в отсутствии внешнего поля равны нулю, т.к. магнитные моменты всех электронов атома взаимно скомпенсированы, т.е в отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетики не магнитны. Под действием внешнего магнитного поля каждый атом диамагнетика приобретает магнитный момент I (а каждая единица объёма — намагниченность M), пропорциональный магнитной индукции B и направленный навстречу полю. Поэтому магнитная восприимчивость у диамагнетиков всегда отрицательна. По абсолютной величине диамагнитная восприимчивость χ мала и слабо зависит как от напряжённости магнитного поля, так и от температуры.

История

В 1777 году C. Дж. Бергман стал первым человеком, заметившим, что висмут и сурьма отталкиваются магнитным полем. Однако термин «диамагнетизм» был введен позже (в сентябре 1845 года) Майклом Фарадеем, когда он понял, что все материалы в природе обладают в некоторой степени диамагнитным характером ответа на приложенное к ним магнитное поле.

Вещества — диамагнетики

Магнитная восприимчивость некоторых диамагнетиков (в нормальных условиях)
Вещество Магнитная восприимчивость, χ·10-6
Азот, N2 −12,0
Водород, Н2 −4,0
Германий, Ge −7,7
Кремний, Si −3,1
Вода (жидкая), Н2O −13,0
Поваренная соль, NaCI −30,3
Ацетон, С3Н6О −33,8
Глицерин, С3Н8О3 −57,1
Нафталин, С10Н8 −91,8
Висмут, Bi, металл −170
Пиролитический графит, П, С −85
Пиролитический графит, ⊥, С −450

Диамагнетики: инертные газы, азот, водород, кремний, фосфор, висмут, цинк, медь, золото, серебро, а также многие другие, как органические, так и неорганические, соединения. 6)/°К Число Бринеля Уд. сопрот. мкОм*м Магнитные свойства Алюминий Al 13 2.7 660 923 218 21 25 0.026 Парамагнетик Барий Ba 56 3.75 710 285 — 19 4.2 0.5 Парамагнетик Берилий Be 4 1.84 1280 1800 184 12 61 0.041 Диамагнетик Ванадий V 23 6.11 1900 503 31 8.3 64 0.248 Парамагнетик Висмут Bi 83 9.8 271 126 8.4 13.3 9.6 1.16 Диамагнетик Вольфрам W 74 19.3 3400 142 167 4.4 262 0.055 Парамагнетик Гадолиний Gd 64 7. 89 1310 — 8.8 9.7 — 1.4 Ферромагнетик Галлий Ga 31 5.92 30 336 29.3 18.1 6.1 0.136 Диамагнетик Гафний Hf 72 13.29 2220 138 22 5.9 173 0.351 Парамагнетик Железо Fe 26 7.87 1540 453 73.3 10.7 50 0.097 Ферромагнетик Золото Au 79 19.3 1063 134 312 14 18 0.0225 Диамагнетик Индий In 49 7.3 156 239 72 28.4 0.9 0.09 Диамагнетик Иридий Ir 77 22.4 2410 130 146 6.5 170 0.054 Парамагнетик Иттрий Y 39 4. 47 1525 310 14.6 9.3 60 0.65 Парамагнетик Кадмий Cd 48 8.65 320.9 231 92.8 29 21 0.074 Диамагнетик Калий K 19 0.86 63 754 97 83.3 0.04 0.065 Парамагнетик Кальций Ca 20 1.53 851 650 98 18.5 17 0.04 Парамагнетик Кобальт Co 27 8.85 1500 445 69.5 13.5 102 0.064 Ферромагнетик Лантан La 57 6.18 920 188 13.8 5.2 37 0.568 Парамагнетик Литий Li 3 0.53 180 3285 71 56 — 0.086 Парамагнетик Магний Mg 12 1. 74 651 1040 170 27 30 0.045 Парамагнетик Марганец Mn 25 7.44 1244 477 66.7 22.3 196 1.85 Антиферромагн. Медь Cu 29 8.92 1083 386 406 16.6 35 0.017 Диамагнетик Молибден Mo 42 10.2 2620 272 150 5.3 153 0.05 Парамагнетик Натрий Na 11 0.97 98 1220 134 72 0.07 0.042 Парамагнетик Никель Ni 28 8.96 1453 440 75.5 13.2 68 0.068 Ферромагнетик Ниобий Nb 41 8.57 2470 268 50 7.2 75 0. 15 Парамагнетик Олово Sn 50 7.29 231.9 226 63.1 23 5.2 0.113 Парамагнетик Осмий Os 76 22.5 3000 129 — 4.6 400 0.095 Парамагнетик Палладий Pd 46 12.02 1552 243 70.7 9.5 46 0.108 Парамагнетик Платина Pt 78 21.45 1773 134 71.1 9.5 40 0.098 Парамагнетик Рений Re 75 21.02 3180 138 52 6.7 135 0.214 Парамагнетик Родий Rh 45 12.48 1970 247 88 8.5 102 0.043 Парамагнетик Ртуть Hg 80 13. 5 -39 138 7.9 182 — 0.958 Диамагнетик Рубидий Rb 37 1.53 39 335 35.6 90 0.022 0.12 Парамагнетик Рутений Ru 44 12.4 2250 239 — 9.1 220 0.075 Парамагнетик Свинец Pb 82 11.34 327 130 35 28.3 3.9 0.19 Диамагнетик Серебро Ag 47 10.49 960.5 235 453 18.6 25 0.015 Диамагнетик Скандий Sc 21 3 1540 545 11.3 11.4 75 0.66 Парамагнетик Стронций Sr 38 2.63 770 737 — 21 14 0.227 Парамагнетик Таллий Tl 81 11. 85 303 147 35 28 2.7 0.18 Диамагнетик Тантал Ta 73 16.6 3000 150 50 6.6 47 0.124 Парамагнетик Титан Ti 22 4.52 1670 550 21.9 8.1 73 0.47 Парамагнетик Торий Th 90 11.6 1750 113 37 11.5 41 0.13 Парамагнетик Уран U 92 19.05 1130 — 26.7 14 244 0.3 Парамагнетик Хром Cr 24 7.19 1900 462 88.6 6.2 114 0.13 Антиферромагн. Цезий Cs 55 1.9 28 220 18.4 97 0.015 0.19 Парамагнетик Церий Ce 58 6. 78 795 210 10.9 7.1 20 0.75 Парамагнетик Цинк Zn 30 7.14 419.5 336 113 30 42 0.059 Диамагнетик Цирконий Zr 40 6.5 1855 277 29.5 6.3 66 0.41 Парамагнетик

Диамагнитная левитация

Диамагнитная левитация имеет ту же природу что и эффект Мейснера (полное вытеснение магнитного поля из материала), она наблюдается при гораздо более сильных полях, но зато не требует предварительного охлаждения. Некоторые опыты доступны любителям. Например, редкоземельный магнит с индукцией около 1 Тл может висеть между двух пластин висмута. В поле с индукцией 11 Тл можно стабилизировать и удерживать маленький магнит в воздухе между пальцами не касаясь его.

Магнитная восприимчивость материалов

Магнитная восприимчивость χ для изотропных тел определяется выражением

χ = Y / H

Y намагниченность 1 г тела;
H напряженность внешнего намагниченного поля.
Материал t , °С χ · 10 6
Азот 18 -0.34
Алюминий 18 0.65
Алюминий сернокислый 18 -0.48
Алюминий хлористый 19 -0.6
Аммиак (газ) 16 -1.1
Аргон 18 -0.48
Ацетон 15 -0.58
Барий 20 0.91
Барий сернокислый -0.306
Барий хлористый 15 -0.41
Бензол 16.8 -0.71
Бериллий хлористый 17 -0.6
Висмут 18 -1.38
260 -1.02
Висмут бромистый 19 -0.33
Висмут иодистый 20 -0.49
Вода 10 -0. 72
Водород 18 -1.98
Водород хлористый 22 -0.66
Воздух 20 24.2
Вольфрам 16 0.28
Гадолиний хлористый 18 91
Гадолиния окись 20 130.1
Гелий 18 -0.47
Глицерин 20 -0.54
Железа окись 20 189.1
Железо бромное 18 48
Железо сернокислое 19 74.2
Железо хлористое 17 101.2
Железо хлорное 20 86.2
Золото 18 -0.15
Золото -256.6 -0.13
Иридий 25 0.14
200 0.17
450 0.2
850 0.26
1150 0. 31
Кадмий 18 -0.18
Калий 20 0.52
Калий бромистый -0.377
Калий железосинеродистый 21 7.08
Калий марганцевокислый 21 0.175
Калий хлористый 20 -0.52
Кальций 20 1.1
Кварц 20 -0.49
Кислород 20 106.2
Кислород жидкий -195 259.6
Кислород твердый -240 60
Кислота азотная 22 -0.467
Кислота серная 22 -0.44
Кислота уксусная 20 -0.53
Кобальт иодистый 18 32
Кобальт сернокислый 22 59.6
Кобальт хлористый 25 90.5
Кремний 20 -0. 13
Литий 16 0.5
Магний 18 0.55
Магний бромистый 20 -0.57
Магний жидкий 700 0.55
Магний хлористый 12 0.58
Марганец 22 9.9
Марганец сернокислый 24 88.5
Марганец хлористый 24 107
Медь 18 -0.085
Молибден 18 0.04
Натрий 18 0.51
Натрий сернокислый 16 -0.86
Натрий хлористый 18 -0.5
Неон 18 -0.33
Нефть 15–20 ок. -0,8
Никель бромистый 18 19
Никель сернокислый 15.9 26.7
Никель хлористый 24 44.7
Никеля закись 48. 3
Олово 18 0.025
Олово двуххлористое -0.34
Олово жидкое 400 -0.036
Олово серое 18 -0.35
Палладий 18 5.4
200 4.6
750 2.6
1230 1.7
Парафин 20 ок. -0,5
Платина 18 1.1
250 0.66
700 0.45
1220 0.3
Ртуть 18 -0.19
Ртуть твердая -80 -0.15
Свинец 16 -0.11
Свинец бромистый 20 -0.28
Свинец жидкий 330 -0.08
Свинец иодистый 19 -0.33
Свинец хлористый 15 -0.32
Сера ромб 18 -0.49
Сера жидкая 113 -0.49
Сера жидкая 220 -0.49
Серебро 16 -0.2
Спирт бутиловый -0.74
Спирт метиловый -3 -0.65
Спирт этиловый 19 -0.74
Стекло (крон) -0.9
Сурьма 16 -0.87
Сурьма жидкая 800 -0.49
Сурьма треххлористая 15 -0.36
Сурьмы трехокись 14 -0.19
Тантал 18 0.87
820 0.77
Углекислота 18 -0.42
Углерод алмаз 18 -0.49
400 -0.51
1200 -0.56
Углерод графит 20 -3.5
-170 -6
600 -2
1000 -1.3
Фосфор белый 20 -0.9
Хлор жидкий -60 -0.57
Хлороформ 15 -0.49
Хром 18 3.6
1100 4.2
Хром сернокислый 21 29.5
Хром хлористый 19 44.3
Хрома трехокись 17 0.51
Цинк 18 -0.157
Цинк бромистый 19 -0.4
Цинк жидкий 450 -0.09
Цинк сернокислый -0.48
Цинк хлористый 22 -0.47
Шеллак -0.3
Эбонит 20 0.6
Эрбий 18 22
Этилацетат 6 -0.607
Этилен 20 -1.6
Этилен хлористый -0.602
Эфир этиловый 20 -0.77
Литература
  1. Краткий физико-технический справочник. Т.1 / Под общ. ред. К.П. Яковлева. М.: ФИЗМАТГИЗ. 1960. – 446 с.

Контрастирующие вещества в магнитно-резонансной томографии

В основе любого метода визуализации лежит способность глаза отличать участки изображения по их яркости. Контрастность патологического очага по отношению к окружающим тканям зависит от собственных свойств ткани и способа получения изображения на томограммах. В магнитно-резонансной томографии (МРТ) изображение, получаемое на томограммах строится на основе магнитных характеристик тканей, главные из которых — протонная плотность (р) и релаксационные времена T1 и Т2.

На магнитные характеристики объекта при проведении МРТ с контрастом влияют содержание воды, крупных молекул (это в основном белки), ионов и свободных радикалов. Эти соотношения почти всегда нарушаются при патологических состояниях. Так, воспаление сопровождается увеличением количества внутриклеточной и внеклеточной воды, а опухоли — внутриклеточной воды. Вода удлиняет релаксационные времена, белковые молекулы, ионы и радикалы их сокращают.

По-особому ведет себя кровоизлияние на томограммах. Дезоксигемоглобин — диамагнетик. Метгемоглобин действует как парамагнетик, в неразрушенных эритроцитах крови он сокращает релаксационные времена. После разрушения эритроцитов проявляется суперпарамагнитный эффект, и кровь становится яркой на Т1-взвешенных томограммах. Гемосидерин обладает высокой магнитной чувствительностью, приводя к быстрой дефазировке окружающие протоны, кровь выглядит на томограмма темной.

Протонная плотность— число резонирующих протонов в единице объема — мало отличается у тканей в норме и при патологических состояниях. Исключение составляетжировая ткань, имеющая самую высокую протонную плотность и потому высокую интенсивность сигнала, особенно на Т1-взвешенных томограммах. Низкая протонная плотность компактной костной ткани делает ее темной на изображениях любого типа взвешенности.

В большинстве случаев естественной контрастности МР — томограмм достаточно для выявления и характеристики патологического очага. Вместе с тем встречаются ситуации, когда патологический очаг не визуализируется на томограмме вследствие изоинтенсивности или малых размеров. Бывает трудно определить границы патологических изменений при МРТ и оценить внутреннюю структуру. В таких ситуациях помогает диагностика с введением контрастных веществ, т.н. МРТ с контрастным усилением. Кроме того, есть и другие специальные применения контрастных веществ. Точкой приложения магнито-фармацевтики являются релаксационные времена. Контрастные вещества для МР исследований меняют их неспецифически и напрямую. В этом плане они принципиально отличаются от контрастных веществ, применяемых в рентгенологии, которые видны сами ввиду высокой рентгеновской плотности, поэтому, правильнее называть их контрастирующие вещества.

Позитивные контрастные веществаотносятся к группе парамагнетиков. Парамагнетики содержат в качестве активной части ионы с непарными электронами на внешней орбите — Gd3+, Mn2+, Fe3+, Cr3+ и т.д. Практическое значение при проведении МРТ с контрастом на сегодняшний день имеют соли гадолиния (Gd3+), так как остальныеионы более токсичны и малорастворимы.

Гадолинийотносится к редкоземельным элементам из группы лантаноидов. Гадолиний содержит семь непарных электронов, которые преимущественно сокращают время спин-решетчатой релаксации (Т1). В результате патологический очаг становится ярким при рассмотрении томограммы. Гадолиний в виде простых солей очень токсичен, поэтому он включается в состав хелатов. В таблице приведены основные соединения гадолиния, выпускаемые в качестве контрастных препаратов для МРТ диагностики.

 

Контрастные вещества, содержащие гадолиний(Gd3+)

Название МРКС

Химическое соединение

Сокращенное обозначение

Химическая структура

Заряд

Производитель

Омнискан

Гадодиамид

Gd-DTPA-BMA

Линейная

Неионный

Nycomed Австрия

Магневист

Гадопентетата димеглумин

Gd-DTPA

Линейная

Ионный

Schering

Германия

Мультиханс

Гадобената димеглумин

Gd-BOPTA

Линейная

Ионный

Braeco

Италия

Примовист

Гадоксетовой кислоты динатриевая соль

Gd-EOB-DPTA

Линейная

Ионный

Байер Шеринг АГ(Германия)

Вазовист

Гадофосвесета тринатриевая соль

Gd-DTPA

Линейная

Ионный

Меллинкродт Медикал Ink США

Проханс

Гадотеридол

Gd-HP -DO3A

Цикличная

Неионный

Braeco

Италия

Гадовист

Гадобутрол

Gd-BTDO3A

Цикличная

Неионный

Шеринг АГ(Германия)

Дотарем

Гадотерата меглумин

GdDOTA

Цикличная

Ионный

Guerbet

Франция

 

 

Принцип действияконтрастных веществ в МРТ диагностике одинаковый, хотя и с некоторыми фармакологическими и фармакокинетическими различиями.

При внутривенном введении контрастные вещества попадают в межклеточное пространство тканей, не задерживаясь в сосудистом русле. Накопление в патологических тканях (кроме ЦНС) зависит от васкуляризации этих образований. Препараты гадолиния в соединении со средними полимерными цепями относительно длительно удерживаются в сосудистом русле и могут применяться для контрастной МР — ангиографии, томографии головного мозгас контрастным усилением.

Контрастирующие вещества на основе гадолиния должны с осторожностью применяться при заболеваниях почек.

В виде жировых эмульсий гадолиний потенциально применим как вещество, контрастирующее желудочно-кишечный тракт.

Негативные контрастные веществасодержат в качестве активной части Fe2+ или Fe3+. По своему действию железо выступает в качестве суперпарамагнетика. Препарат Endorem применяется для выявления очагового поражения печени (МРТ печени). Для контрастирования желудочно-кишечного тракта служат Lumirem, Gastromark, Abdoscan. В нашем отделении используются только контрастирующие вещества содержащие гадолиний.

         Проведение МР исследования с контрастирующим веществом состоит из двух этапов. Вначале проводится МР сканирование соответствующего отдела со стандартными требованиями. Необходимость контрастного усиления определяется по данным именно этого исследования. При согласии пациента и отсутствии противопоказаний врач определяет дозировку контрастирующего вещества и способ его введения. Перед повторным исследованием пациент вывозится из туннеля томографа. В вену локтевого сгиба устанавливается катетер, через который вводится контрастирующее вещество. Внутривенное введение может осуществляться вручную, и  с помощью электронного инжектора.

Для автоматического введения контрастирующего веществамы используемдвухголовочный инжектор Optistar LE. Онспециально создан для магнитно-резонансной томографии, и работает в условиях магнитного поля до 3.0 Тесла.

Рабочая головка и вертикальная стойка с основанием, размещенные рядом с магнитно-резонансным томографом, изготовлены из немагнитных материалов.

Инжектор позволяет осуществлять различные схемы введения контрастирующего вещества. Применяется фронтальная загрузка двух одноразовых шприцов, заполненных контрастирующим препаратом и физиологическим раствором соответственно.

ИнжекторOptiStar LE обеспечивает выполнение инъекции с изменением программируемых параметров: скорость введения, давление, объем контрастирующего препарата, задержка инъекции, режим капельного введения физиологического раствора.

Пациенту запрещается менять положение тела и двигаться во время всего исследования.

Если исследование с введением контрастирующего вещества запланировано, необходимо убедиться в доступности и проходимости поверхностных вен. Если пункция вены вызывает затруднение (был проведён курс химиотерапии, анатомические особенности и т. п.), до МР исследования необходимо позаботиться об установке венозного катетера до исследования. Данную манипуляцию можно осуществить в нашем стационаре.

 

10. Каковы свойства парамагнетиков, диамагнетиков, ферромагнетиков?

Диамагнетики
это такие вещества, у которых магнитная
восприимчивость отрицательна и при
этом она не зависит от напряжённости
магнитного поля. Отрицательная магнитная
восприимчивость это когда к веществу
подносят магнит а оно при этом отталкивается
вместо того чтобы притягиваться. К ним
относятся некоторые инертные газы,
например водород азот достаточно много
жидкостей воде нефть и ее продукты
некоторые металлы медь серебро цинк.
Также многие полупроводники кремний
германий. То есть диамагнетики это
вещества с ковалентными связями или
находящиеся в сверхпроводящем состоянии.

У
парамагнетиков также магнитная
восприимчивость не зависит от напряжённости
поля, но при этом она положительна. То
есть если сблизить парамагнетик с
постоянным магнитом, то возникнет сила
притягивания. К таким магнетикам
относятся, кислород окись азота некоторые
металлы соли железе и кобальта.

Ферромагнетики
обладают высокой положительной магнитной
восприимчивостью. В отличие от предыдущих
материалов магнитная восприимчивость
у ферромагнетиков в значительной мере
зависит от напряжённости магнитного
поля и температуры.

11. Ламповый
диод. Чем обусловлен выход электрона с
поверхности металла? Запишите формулу
работы выхода электрона. Подчиняется
ли проводимость вакуумной лампы закону
Ома? Объясните физическую природу закона
трех вторых.

Ламповые
диоды
представляют
собой радиолампу с двумя рабочими
электродами, один из которых подогревается
(проходящим через него током из специальной
цепи накала или отдельной нитью накала).
Благодаря этому, часть электронов
покидает поверхность разогретого
электрода (катода) и под действием
электрического поля движется к другому
электроду — аноду. Если же поле направлено
в противоположную сторону, электрическое
поле препятствует этим электронам и
тока (практически) нет.

При
нагревании металла средняя кинетическая
энергия свободных электронов увеличивается,
возрастает число электронов, у которых
она становится равной или большей работы
выхода, а поэтому при достаточно высоких
температурах (1100 – 1200К) из металла
начинает вылетать достаточно большое
количество электронов.

Испускание
электронов нагретыми металлами называют
термоэлектронной эмиссией.

Энергию,
которую должен затратить электрон для
того, чтобы вылететь за пределы металла,
называют работой
выхода

из данного металла.

Диод
относится к нелинейным элементам, т.е.
он не подчиняется закону Ома. Говорят,
что диод – это элемент с односторонней
проводимостью. Большая часть ВАХ диода
описывается законом Богуславского –
Ленгмюра или законом «3/2»

зависимость
тока анода от напряжения между его
катодом и анодом — в режиме пространственного
заряда. В этом режиме, являющимся основным
для приёмно-усилительных радиоламп,
тормозящее действие пространственного
заряда ограничивает ток катода до
величины, существенно меньшей, чем
предельно возможный ток эмиссии катода.
В наиболее общей форме закон утверждает,
что ток вакуумного диода Ia пропорционален
напряжению Ua, возведённому в степень
3/2:

где
g — постоянная (первеанс) данного диода,
зависящая только от конфигурации и
размеров его электродов

12. L,
C, R –контур. Сформулируйте закон Ома
для цепи переменного тока, состоящей
из последовательно соединенных:
омического сопротивления R, катушки
самоиндукцииL и конденсатора С, к концам
которого приложено напряжение, меняющееся
по гармоническому закону: U= U0sinωt.Определите
соотношение между значениями тока и
напряжения для цепи, содержащей только
омическое сопротивление R. Нарисуйте
колебания IиU на сопротивлении R.

Простейшей
электрической системой, способной
совершать свободные колебания, является
последовательный RLC-контур

Парамагнетики, диамагнетики: marta_inj — LiveJournal

Когда-то это видео произвело на меня большое впечатление.
Захотелось разобраться, почему так происходит.

«…магнитные свойства вещества определяются магнитными моментами его атомов, а магнитный момент атома слагается из орбитальных и собственных спиновых магнитных моментов, входящих в его состав электронов.
У атомов некоторых веществ векторная сумма орбитальных и спиновых магнитных моментов электронов равна нулю, т.е. магнитный момент всего атома равен нулю, При помещении таких веществ в магнитное поле парамагнитный эффект, естественно, возникнуть не может, так как он возникает только за счет ориентации магнитных моментов атомов в магнитном поле, здесь же их нет.
А вот прецессия электронных орбит во внешнем поле, обуславливающая диамагнитный эффект, возникает всегда, поэтому диамагнитный эффект возникает у всех веществ при помещении их в магнитное поле.
Таким образом, если магнитный момент атома (молекулы) вещества равен нулю (за счет взаимной компенсации магнитных моментов электронов), то при помещении такого вещества в магнитное поле в нем будет возникать только диамагнитный эффект. При этом собственное магнитное поле магнетика направлено противоположно внешнему полю и ослабляет его. Такие вещества называют диамагнетиками.»
«Диамагнетиками называются вещества, у которых в отсутствие внешнего магнитного поля магнитные моменты атомов равны нулю.
Диамагнетики во внешнем магнитном поле намагничиваются против направления внешнего поля и ослабляют его»
«Парамагнетики — это вещества, у которых в отсутствие внешнего магнитного поля магнитные моменты атомов отличны от нуля.
Парамагнетики во внешнем магнитном поле намагничиваются по направлению внешнего поля и усиливают его.»
«Согласно современным представлениям, магнитные свойства ферромагнетиков определяются спиновыми магнитными моментами (спинами) электронов; ферромагнетиками могут быть только кристаллические вещества, в атомах которых имеются недостроенные внутренние электронные оболочки с некомпенсированными спинами. При этом возникают силы, вынуждающие спиновые магнитные моменты электронов ориентироваться параллельно друг другу. Эти силы называются силами обменного взаимодействия, они имеют квантовую природу и обусловлены волновыми свойствами электронов.»

Непонятно, откуда берутся те самые суммы векторов, не равные нулю. Кто-то говорит о неспаренных электронах, которые за счет неуравновешенного спина дают ненулевую сумму векторов и даже ларморовскую прецессию. Однако у кальция и цинка все электроны спаренные, при этом кальций — парамагнетик, а цинк — диамагнетик. А галлий с неспаренным электроном — диамагнетик. Как так получается?
Да и с электронами и орбиталями далеко не все ясно. Где там векторы, которые можно складывать?

То́чка Нее́ля — антиферромагнитная точка Кюри, температура, выше которой антиферромагнетик теряет свои специфические магнитные свойства и превращается в парамагнетик (фазовый переход II рода). Вблизи точки Нееля достигают максимального значения аномалии немагнитных свойств антиферромагнетиков (теплоёмкости, коэффициент теплового расширения, температурного коэффициента электропроводности и т. д.)

При нагревании магнитные свойства вещества меняются, не говорит ли это о том, что связывать их с орбиталями электронов не приходится? Или орбитали меняются от тепла?

Фазовые переходы второго рода — фазовые переходы, при которых вторые производные термодинамических потенциалов по давлению и температуре изменяются скачкообразно, тогда как их первые производные изменяются постепенно. Отсюда следует, в частности, что энергия и объём вещества при фазовом переходе второго рода не изменяются, но изменяются его теплоёмкость, сжимаемость, различные восприимчивости и т. д.

Теория среднего поля – самый первый и простейший способ теоретического описания критических явлений. Для этого производится линеаризация многочастичного гамильтониана взаимодействия, то есть фактически, он заменяется на одночастичный гамильтониан с некоторым эффективным самосогласованным полем. Таким образом мы переходим от близкодействия к дальнодействию, то есть к взаимодействию с формально бесконечным радиусом. Также мы пренебрегаем корреляционными эффектами.

Здесь тоже вряд ли кто-то чего-то сможет понять.
Переназывание как оно есть: сначала вещество назовем парагмагнетиком, потом тех, кто заинтересуется, с чего это у парамагнетиков парамагнитные свойства, шандарахнем по голове «фазовым переходом второго рода», а потом и вовсе пошлем на «многочастичный гамильтониан взаимодействия».

Но дальше еще лучше: «Критические показатели, полученные в теории среднего поля, плохо согласуются с экспериментальными значениями.»
«Флуктуационная теория фазовых переходов второго рода работает вне области применимости теории Ландау и находит критические показатели и общие закономерности фазовых переходов второго рода. В этой теории аномальное поведение физических величин вблизи точки фазового перехода связывается с сильным взаимодействием флуктуаций параметра порядка, радиус корреляции которых неограниченно растёт и обращается в бесконечность в самой точке фазового перехода.»

Что такое радиус корреляции? Это расстояние (по времени или в пространстве) , в пределах которого значения функции ещё в среднем зависят друг от друга.

В точке фазового перехода второго рода все становится связанным со всем?

Примеры фазовых переходов второго рода
• переход парамагнетик-ферромагнетик или парамагнетик-антиферромагнетик (параметр порядка — намагниченность),
• переход металлов и сплавов в состояние сверхпроводимости (параметр порядка — плотность сверхпроводящего конденсата),
• переход жидкого гелия в сверхтекучее состояние (п.п. — плотность сверхтекучей компоненты).
Однако в квантово-механической системе происходят квантовые флуктуации, которые и ответственны за фазовый переход. Таким образом, квантовые флуктуации могут переводить систему в другую фазу….Часто причины возникновения квантовых фазовых переходов остаются пока неясными.

Таким образом, в очередной раз поиск начался с парамагнитных свойств, довел до квантовомеханических переходов и там благополучно утонул

Как определить, является ли элемент парамагнитным или диамагнитным

Материалы можно классифицировать как ферромагнитные, парамагнитные или диамагнитные в зависимости от их реакции на внешнее магнитное поле.

Ферромагнетизм — это большой эффект, часто больший, чем эффект приложенного магнитного поля, который сохраняется даже в отсутствие приложенного магнитного поля. Диамагнетизм — это свойство, которое противодействует приложенному магнитному полю, но оно очень слабое.

Парамагнетизм сильнее диамагнетизма, но слабее ферромагнетизма.В отличие от ферромагнетизма, парамагнетизм не сохраняется после удаления внешнего магнитного поля, поскольку тепловое движение рандомизирует ориентацию электронного спина.

Сила парамагнетизма пропорциональна силе приложенного магнитного поля. Парамагнетизм возникает из-за того, что электронные орбиты образуют токовые петли, которые создают магнитное поле и вносят магнитный момент. В парамагнитных материалах магнитные моменты электронов не компенсируют друг друга полностью.

Как работает диамагнетизм

Все материалы диамагнитны. Диамагнетизм возникает, когда орбитальное движение электронов образует крошечные токовые петли, которые создают магнитные поля. При приложении внешнего магнитного поля токовые петли выравниваются и противодействуют магнитному полю. Это атомная вариация закона Ленца, согласно которому индуцированные магнитные поля противостоят изменению, которое их сформировало.

Если у атомов есть чистый магнитный момент, результирующий парамагнетизм подавляет диамагнетизм.Диамагнетизм также подавляется, когда дальний порядок атомных магнитных моментов порождает ферромагнетизм.

Итак, парамагнитные материалы также являются диамагнитными, но поскольку парамагнетизм сильнее, их классифицируют именно так.

Стоит отметить, что любой проводник демонстрирует сильный диамагнетизм в присутствии изменяющегося магнитного поля, потому что циркулирующие токи будут противодействовать силовым линиям магнитного поля. Кроме того, любой сверхпроводник является идеальным диамагнетиком, поскольку отсутствует сопротивление образованию токовых петель.

Вы можете определить, является ли суммарный эффект в образце диамагнитным или парамагнитным, исследуя электронную конфигурацию каждого элемента. Если электронные подоболочки полностью заполнены электронами, материал будет диамагнитным, поскольку магнитные поля нейтрализуют друг друга. Если электронные подоболочки заполнены не полностью, возникнет магнитный момент, и материал будет парамагнитным.

Парамагнитные и диамагнитные. Пример

.

Какие из следующих элементов могут быть парамагнитными? Диамагнитный?

Решение

Все электроны в диамагнитных элементах спарены по спину, поэтому их подоболочки завершены, поэтому на них не действуют магнитные поля.На парамагнитные элементы сильно влияют магнитные поля, поскольку их подоболочки не полностью заполнены электронами.

Чтобы определить, являются ли элементы парамагнитными или диамагнитными, запишите электронную конфигурацию для каждого элемента.

  • He: 1s 2 подоболочка заполнена
  • Be: 1s 2 2s 2 Подоболочка заполнена
  • Li: 1s 2 2s 1 подоболочка не заполнена
  • N: 1s 2 2s 2 2p 3 Подоболочка не заполнена

Ответ

  • Li и N парамагнитны.
  • He и Be диамагнитны.

То же самое и с соединениями, и с элементами. Если есть неспаренные электроны, они вызовут притяжение к приложенному магнитному полю (парамагнитное). Если нет неспаренных электронов, не будет притяжения к приложенному магнитному полю (диамагнитному).

Примером парамагнитного соединения может быть координационный комплекс [Fe (edta) 3 ] 2-. Примером диамагнитного соединения может быть NH 3 .

Диамагнетизм и парамагнетизм: определение и объяснение — научный класс [видео 2021]

Электронная конфигурация

Чтобы понять магнетизм в атомах, мы должны рассмотреть электронные конфигурации. Электроны можно представить как пребывающие в фиксированных местах атомной структуры, известной как орбитали. На каждой орбитали может поместиться два электрона. Число орбиталей в каждом атоме зависит от атома и общего числа электронов, которые более подробно рассматриваются в другом уроке.Мы упростим его, представив, что для каждого атома существует фиксированное количество орбиталей.

Способ заполнения каждой орбитали электронами характеризуется несколькими законами. Например, правило Хунда гласит, что небольшое отталкивание между отрицательно заряженными электронами заставит их войти на отдельные орбитали одного и того же энергетического уровня, прежде чем заполнить орбиталь, на которой уже есть электрон.

Вы должны заметить на этих диаграммах, что электроны показаны стрелками, указывающими вверх или вниз.Направление этой стрелки напрямую связано со спином электрона. Принцип исключения Паули гласит, что электроны, заполняющие одну и ту же орбиталь, должны иметь разные спины, потому что никакие два электрона не могут иметь одно и то же квантовое число. Вы можете думать о «квантовом числе» как об адресе электрона. Поскольку два электрона находятся на одной орбитали, они должны вращаться в разных направлениях, чтобы иметь разное квантовое число.

Диамагнетизм против парамагнетизма

Итак, какое отношение это имеет к левитирующему материалу? Оказывается, наличие или отсутствие неспаренных электронов на орбиталях придает им разные свойства. Диамагнитные атомы не имеют неспаренных электронов. Парамагнитные атомы имеют неспаренные электроны.

Когда орбиталь заполнена двумя электронами, вращающимися в разных направлениях, общий чистый спин этой орбитали равен нулю. Когда на орбитали вращается только один электрон, у нее есть чистый спин в этом направлении. Если у атома есть только один неспаренный электрон, это все равно парамагнитный атом. Чтобы быть диамагнитным, все электроны должны быть спарены.

Спаривание или их отсутствие в атомной структуре — это то, что заставляет материал вести себя по-разному при приложении внешнего магнитного поля.В парамагнитных веществах неспаренные электроны могут выстраиваться во внешнем магнитном поле и, таким образом, притягиваться к магнитному полю. Однако парамагнитные атомы не всегда обладают магнитным поведением. Вместо этого это происходит только в ответ на приложение внешнего магнитного поля. Когда вы убираете магнитное поле, перестройка электронов и магнитное поведение исчезают.

Поскольку диамагнитные атомы имеют нулевой суммарный спин и не могут выравниваться по внешнему магнитному полю, они слабо отталкиваются этим полем, что является причиной парения пиролитического углерода над магнитами.

Резюме урока

Итак, диамагнетизм и парамагнетизм связаны с количеством электронов в атоме и тем, как они заполняют орбитали в электронной конфигурации. Согласно правилу Хунда, небольшое отталкивание между двумя отрицательно заряженными электронами заставит их выйти на орбитали с одинаковым энергетическим уровнем, прежде чем войти на орбиталь, которая уже содержит электрон. Согласно принципу исключения Паули , поскольку два электрона заполняют орбиталь, они должны иметь противоположные спины друг другу.Атом, содержащий неспаренные электроны, известен как парамагнитный , а атом со всеми спаренными электронами известен как диамагнитный .

Диамагнитные атомы проявляют слабое отталкивание к внешним магнитным полям, потому что электроны имеют нулевой суммарный спин и, следовательно, не могут благоприятно взаимодействовать с магнитным полем. Парамагнитные атомы будут проявлять слабое притяжение к магнитным полям, потому что неспаренные электроны перестраиваются, чтобы противостоять силе магнитного поля.

Диамагнетизм и парамагнетизм: Глоссарий терминов

Диамагнетизм Объекты с парными электронами отталкиваются внешним магнитным полем
Парамагнетизм объект с неспаренными электронами притягивается внешними магнитными полями
Правило Хунда заявляет, что небольшое отталкивание между отрицательно заряженными электронами заставит их войти на отдельные орбитали одного и того же энергетического уровня, прежде чем заполнить орбиталь, на которой уже есть электрон.
Принцип исключения Паули утверждает, что электроны, заполняющие одну и ту же орбиталь, должны иметь разные спины, потому что никакие два электрона не могут иметь одно и то же квантовое число
Диамагнитные атомы не имеют неспаренных электронов
Парамагнитные атомы имеют неспаренные электроны

Результаты обучения

После завершения этого урока ученик может поставить своей целью:

  • Контрастность диамагнетизма и парамагнетизма
  • Напомним свойства диамагнитных и парамагнитных атомов
  • Описание правила Хунда и принципа исключения Паули
  • Обсудить роль электронов в магнитном поведении

Разница между парамагнитными и диамагнитными

Существует три типа магнитных материалов: ферромагнитный, парамагнитный, и диамагнитный .Поведение материала или вещества под действием внешних магнитных полей отображает их категорию (ферромагнитные, парамагнитные и диамагнитные). Влияние приложенного магнитного поля на атомы этих трех магнитных материалов показано на изображении ниже:

Здесь мы подробно обсудим парамагнитные материалы и диамагнитные .

Парамагнитные материалы

Парамагнитные материалы слабо притягиваются к магниту.2). Дипольный момент парамагнитных материалов равен постоянным .

Давайте обсудим, что означает постоянный дипольный момент.

Постоянный дипольный момент парамагнитных материалов отображает различную электроотрицательность (способность электрона притягивать общую пару электронов) двух атомов в молекуле. Один атом этой молекулы становится более отрицательным, принимая дополнительные электроны, в то время как другой атом становится положительным.

Структура парамагнитных материалов показана ниже:

Притяжение парамагнитных материалов к магниту слабее, чем у ферромагнитных материалов.Следовательно, для обнаружения парамагнитных материалов требуются чувствительные магниты или очень сильные магниты. В отличие от ферромагнитных материалов, он не может сохранять магнетизм после снятия приложенного магнитного поля. Примеры включают алюминий, титан и т. Д.

Мы можем ясно видеть неспаренные электроны в структуре, показанной выше. Давайте обсудим роль неспаренных электронов и то, как это влияет на магнитные свойства парамагнитных материалов. Непарные электроны означают, что электрон занимает орбиту поодиночке, а не парой.Два электрона, присутствующие в атоме, теперь имеют противоположных спинов . Присутствие этих материалов заставляет электроны выстраиваться друг напротив друга и притягиваться. Произведенное притяжение не является сильным. Направление атома парамагнитного материала совпадает с направлением магнитного поля. Следовательно, создаваемое притяжение слабое.

Таким образом, мы можем сказать, что силовые линии магнитного поля могут проходить через парамагнитный материал, как показано ниже:

Парамагнитные материалы не могут сохранять магнетизм, как ферромагнитные материалы.Давайте обсудим почему?

Спин электронов под действием приложенного магнитного поля противоположный. После снятия магнитного поля электроны вращают случайным образом , и чистый магнетизм отсутствует. Следовательно, такие материалы не могут сохранять какой-либо магнетизм после снятия приложенного магнитного поля. Мы также можем сказать, что тепловое движение после снятия магнитного поля приводит к случайным ориентациям спинов.

Диамагнитные материалы

Структура диамагнитных материалов состоит из парных электронов, как показано ниже:

Из-за парных электронов между атомами эти материалы не могут генерировать свое магнитное поле.Диамагнитные материалы отражают или противодействуют любому приложенному магнитному полю. Обсудим это подробнее.

Проницаемость такого материала меньше, чем у вакуума. Если вещество не обладает ни парамагнетиками, ни ферромагнетиками, это означает, что оно диамагнитно. Большинство элементов периодической таблицы являются диамагнитными.

Электронные пары в диамагнитных материалах выстраиваются линейно под действием приложенного магнитного поля. Это означает, что он отталкивает или противодействует магнитному полю.Давайте обсудим почему.

Электронные пары в диамагнитных материалах находятся вместе, что дает 0 (ноль) полных спинов. Результирующий спин производит небольшой ток, который препятствует приложенному магнитному полю. Следовательно, диамагнитные материалы слабо отталкиваются под действием приложенного магнитного поля.

Таким образом, можно сказать, что силовые линии магнитного поля не проходят через диамагнитный материал, как показано ниже:

Примеры включают висмут, сурьму, ртуть и т. Д.Висмут и графит (кристаллическая форма углерода) считаются самыми прочными диамагнитными материалами.

После снятия магнитного поля атомы теряют свою внутреннюю энергию. Это не приводит к общему дипольному моменту. Следовательно, дипольный момент диамагнитных материалов непостоянен.

Парамагнитные и диамагнитные

Обсудим разницу между парамагнитными и диамагнитными материалами.

Категория Парамагнитный Диамагнитный
Определение Парамагнитные материалы или вещества слабо намагничиваются под действием магнитного поля. Диамагнитные материалы или вещества противодействуют магнетизму под действием приложенного магнитного поля.
Постоянный дипольный момент Есть
Парные электроны Противоположно выровнено Линейно выровненный
Направление То же направление, что и приложенное магнитное поле. Напротив
Поведение перед магнитом Слабо привлекает Слабо отражается
Влияние температуры Есть
Восприимчивость Положительный отрицательный
Примеры Алюминий, медь и др. Стекло, сурьма и др.

Часто задаваемые вопросы

Для лучшего понимания рассмотрим несколько часто задаваемых вопросов о парамагнетиках и диамагнетиках.

Если парамагнетики слабо притягиваются, то почему ферромагнетики сильно притягиваются?

Мы знаем, что парамагнитные материалы слабо притягиваются и не могут сохранять магнетизм, как обсуждалось выше. Но ферромагнетики сильно привлекают. Давайте обсудим причину этого.

Ферромагнитные материалы содержат неспаренные электроны. Когда магнитное поле применяется к таким материалам, взаимодействие электронов выравнивает их в направлении приложенного магнитного поля. Магнитные моменты таких материалов также выравниваются параллельно в том же направлении, что и магнитное поле. Следовательно, эти материалы очень привлекательны.

В других магнитных материалах дипольные моменты выравниваются более чем в одном направлении. Ферромагнетик — единственный материал или вещество, которое выравнивает его в том же направлении, что и магнитное поле.

Почему парамагнитные материалы слабо притягиваются приложенным магнитным полем?

Непарные электроны парамагнитных материалов под действием приложенного магнитного поля выстраиваются друг напротив друга. Такие электроны с противоположным спином приводят к отсутствию чистого магнитного поля. Но он действует как небольшой магнит. Следовательно, парамагнитные материалы слабо притягиваются приложенным магнитным полем.

Что означает восприимчивость парамагнетика и диамагнетика?

Восприимчивость парамагнитных и диамагнитных материалов означает их способность намагничиваться под действием внешнего магнитного поля.

Почему парамагнетики имеют положительную восприимчивость?

Парамагнитные материалы слабо притягиваются под действием приложенного магнитного поля из-за неспаренных электронов с противоположным спином. Положительная восприимчивость отображает способность материала намагничиваться под действием внешнего магнитного поля. Парамагнитные материалы намагничиваются в том же направлении, что и магнитное поле. Следовательно, он имеет небольшую положительную восприимчивость.

Почему диамагнетики имеют отрицательную восприимчивость?

Электронные пары в диамагнитных материалах находятся вместе, что дает 0 общих спинов.Направление магнитного поля таких материалов противоположно направлению приложенного магнитного поля. Это означает, что диамагнетики имеют небольшую отрицательную восприимчивость.


Парамагнитные материалы

Парамагнитные материалы

Специальный словарь фМРТ

Капиллярное русло : Система тонких сосудов, соединяющих артерии и

вены, что облегчает обмен веществ из крови в клетки.

Диамагнитные материалы : Эти материалы — все остальное … растения, вода, почва, дерево, ваша кожа … все другие вещества. Диамагнитные вещества не проявляют видимой реакции на присутствие магнитного поля, потому что электроны в их атомах вращаются в равных количествах в противоположных направлениях.

ФМРТ: Функциональный магнитный
Резонансная томография или FMRI — это неинвазивный метод визуализации активации
областей мозга различными типами физических ощущений (зрение, звук, осязание,
вкус, запах) или действия, такие как решение проблем и / или движение (ограничено
машина).

МРТ: МРТ неинвазивный
техника визуализации, используемая в медицине для создания анатомических изображений с высокой детализацией.

Парамагнитные материалы : это металлы, которые слабо притягиваются к магнитам. Они включают алюминий, золото и медь. Атомы этих веществ содержат электроны, большинство из которых вращаются в одном направлении … но не все. Это придает атомам некоторую полярность. На них очень слабо влияет магнитное поле (вы не можете подобрать даже крошечный кусочек золота с помощью магнита), и поскольку некоторые из атомов можно повернуть так, чтобы их полюса были в одном направлении, эти металлы могут стать очень сильными. слабые магниты.Их силу притяжения можно измерить только с помощью чувствительных инструментов.

T1 или релаксация спиновой решетки
Время:
В МРТ и фМРТ время, необходимое для атомов
в индуцированном МРТ резонансе высокой энергии, чтобы вернуться к своему равновесному значению,
т.е. время, необходимое для достижения равновесного значения намагниченности размера Z
возврат с нуля после радиочастотного импульса. Типичные значения T1:
около 1 с.

T2 или время спин-спиновой релаксации :
В МРТ и фМРТ показатель скорости изменения фаз вращения от
МРТ-индуцированный резонанс высокой энергии с их нормальной низкой энергией; типичные значения
около 100 мс.

T2 * или жирный шрифт или уровень кислорода в крови
Зависимый сигнал
: мера изменения сигнала из-за пространственного и
изменение во времени местных концентраций дезоксигенированного гемоглобина в
капиллярные русла в результате радиочастотного импульса в фМРТ.

Телса: Телса — это единица
мера магнитной силы. Одна телса определяется как достаточно магнитная
сила, чтобы вызвать 1 вольт электричества
в однокатушечной цепи в течение 1 секунды на каждый квадратный метр.

Voxel : сокращение для элемента объема, которое является основной единицей реконструкции КТ или МРТ; представлен в виде пикселя на отображении изображения КТ или МРТ.
В одном вокселе содержится примерно 60 000 клеток мозга.

Диамагнетизм и парамагнетизм :: Физика конденсированных сред :: Интернет-пространство Руди Винтера

Диамагнетизм

В соответствии с
Закон Ленца ,
любой ток, индуцированный магнитным полем, вызывает магнитное поле, противоположное исходному
индуцирующее поле.Это следует из применения правила правой руки как при индукции тока полем, так и в тисках.
наоборот. По этой причине диамагнитная восприимчивость всегда отрицательна,
, то есть , плотность линий B-поля уменьшается из-за диамагнетизма.

В полуклассическом представлении об атоме (левый рисунок) электрон можно рассматривать как вращающийся вокруг ядра на фиксированном расстоянии.
Если поместить в магнитное поле,
прецессия
вектора, связывающего электрон с ядром вокруг оси поля
наблюдается.2B} {4 \ pi m_e} $$
где множитель $ -Z $ складывает все электроны в атоме и подтверждает тот факт, что электроны имеют отрицательный заряд.

Имея ток, мы можем определить индуцированный им магнитный момент. Для этого помогает сравнение Larmor
ток в атоме с током, текущим по однопроводной петле
(правый рисунок). Магнитный момент $ p_m $, индуцированный
ток $ I $ пропорционален току и площади, окружающей его, $ p_m = AI $ (и указывает в направлении, перпендикулярном этому
область).2 \ rangle $ обозначает среднее расстояние всех электронов от оси поля в случае атома.

Эта довольно грубая классическая интерпретация дает нам хорошую оценку
индуцированный магнитный момент
в атоме из-за
взаимодействие электронов материала с магнитным полем. Учитывая химический состав и плотность (а значит,
электронной плотности) материала, мы можем вычислить его
диамагнитная восприимчивость .
Эта простая модель дает адекватные результаты, за исключением случая
электронов проводимости
в металлах.Поскольку они делокализованы по многим атомам в решетке, идея
тока Лармора не воздает им должного.

Парамагнетизм

Для
парамагнетизм ,
необходим квантово-механический анализ. В
магнитный момент , $ \ vec {p} _m $,
атома зависит от его
полный угловой момент , $ \ vec {J} $.
Эти двое связаны
гиромагнитное отношение , $ \ gamma $, (в Гц / Тл),
константа материала для конкретного элемента:
$$ \ vec {p} _m = \ gamma \ hbar \ vec {J} $$
В качестве альтернативы мы можем выразить связь между $ \ vec {p} _m $ и $ \ vec {J} $ в терминах кратных
Магнетон Бора
$$ \ mu_B: = \ frac {e \ hbar} {2m_e} $$
который по сути является «квантом магнитного момента» (измеряется в Дж / Тл).Используя этот формализм, магнитный момент равен
$$ \ vec {p} _m = -g \ mu_B \ vec {J} $$
В
g-фактор
(безразмерный) зависит от того, как различные спины и орбитальные угловые моменты всех электронов в
пара атомов. Его значение можно рассчитать с помощью
Уравнение Ланде :
$$ g = 1 + \ frac {J (J + 1) + S (S + 1) -L (L + 1)} {2J (J + 1)} $$
где $ S $, $ L $ и $ J $ — объединенные
Квантовые числа спина, орбитального и полного углового момента
электронов в атоме.
Если угловые моменты складываются таким образом, что g-фактор равен нулю, материал не может быть парамагнитным.
(Подробнее о том, как эти
угловые моменты
объедините, чтобы следовать в лекции по атомной физике.)

Когда атом с постоянным магнитным моментом помещается в магнитное поле, ранее
вырожденные магнитные состояния
разделены на подсостояния с различной энергией, разделенные энергией магнитного взаимодействия, $ 2p_mB $ (левое и правое поля
рисунок). Это аналог
Эффект Зеемана
разделяющие энергетические уровни спиновых состояний электронов, кроме
что мы рассматриваем полный угловой момент (включая спиновые и орбитальные компоненты) атома в целом. x} \ qquad \ qquad x = \ frac {p_mB} {k_BT} \ qquad.2B} {k_BT} $$

$$ \ textbf {закон Кюри:} \ qquad \ chi_ {para} = \ frac {C} {T} $$

Это показывает, что парамагнитная восприимчивость $ \ chi_ {para} $ обратно пропорциональна температуре. Это наблюдение известно как
Закон Кюри и константа пропорциональности — это
Постоянная Кюри .

Если $ J \ gt \ frac {1} {2} $, будет более двух зеемановских уровней. Поскольку их энергии всегда распределены симметрично относительно
вырожденный уровень энергии при $ B = 0 $, анализ остается в силе, и есть просто больше членов Больцмана, которые нужно суммировать в знаменателе
при расчете относительной численности населения.

Существуют разные сценарии, по которым спины и орбитальные угловые моменты могут объединяться в общий угловой момент.
(схемы LS и JJ),
в зависимости от типа атома. Естественно, это повлияет на
число состояний Зеемана для магнитного момента атома и, следовательно, константа Кюри материала, содержащего этот атом.
Чтобы усложнить ситуацию, если некоторые электроны находятся в возбужденных электронных состояниях,
это также изменит J и, таким образом, повлияет на постоянную Кюри материала.

парамагнитный — определение и значение

  • Первые он назвал парамагнитными , а вторые — диамагнитными телами.

    История электричества

  • «Я думаю, что у них могут быть очень легкие тела, — сказал Том, — и быть очень парамагнитными ».

    Я, ТОО, МЕЧТА ….

  • Он податливый, пластичный и слегка парамагнитный .

    Уран

  • Первая физика с этой характеристикой была предложена Пьером Кюри как способ понять фазовые переходы между ферромагнитными и парамагнитными свойствами металлов при изменении температуры.

    частиц, инжектированных в большой адронный коллайдер | Вселенная сегодня

  • Она использовала инновационные технологии — масс-спектрометр, ядерный магнитный резонанс и электронный парамагнитный резонанс — для выяснения органических реакций.

    Милдред Кон.

  • Начиная примерно с 1994 года, мы также изучаем микроскопические магнитные ловушки для манипуляции с холодными парамагнитными атомами.

    Теодор В. Хэнш — Автобиография

  • Если олигополистическая конкуренция имеет степенной спад и наблюдается усиление локальной конкуренции между агентами, тогда модель имеет богатую фазовую диаграмму с антиферромагнитным шахматным состоянием, полосатыми состояниями и состояниями, подобными лабиринту с различной шириной, и, наконец, парамагнитным государственный.

    Странная наука

  • Другие круто звучащие слова: стереоселективный, нитроксид, парамагнитный .

    Знаете ли вы, что слово «проститутка» встречается в моей биографии?

  • Жидкая и твердая формы имеют бледно-голубой цвет и являются сильно парамагнитными .

    Кислород

  • Аналогичным образом, если образец ферромагнитного материала нагревается до температуры выше его точки Кюри, он переходит в парамагнитное состояние , где сильный порядок в его спиновой структуре разрушается, а энтропия увеличивается в соответствии с притоком тепла.

    Термодинамический сбой Сьюэлла — Большой палец панды

  • В чем разница между парамагнетизмом и ферромагнетизмом?

    Спросил:

    Авраам Дж.

    Ответ

    Короче говоря, определения выглядят так:

    Диамагнетизм относится к материалам, на которые не действует магнитное поле.

    Парамагнетизм относится к материалам, таким как алюминий или платина, которые намагничиваются в магнитном поле, но их магнетизм исчезает при снятии поля. Ферромагнетизм относится к материалам (таким как железо и никель), которые могут сохранять свои магнитные свойства при удалении магнитного поля.

    Ферро — это латинское слово, обозначающее железо (это причина атомного символа железа — Fe), материала, который проявляет сильные магнитные свойства. Электроны создают небольшое магнитное поле, когда они вращаются и вращаются вокруг ядра атома. Для многих атомов комбинации электронов на их орбитах нейтрализуют друг друга. В ферромагнитных материалах, однако, электронные поля в атомах не компенсируются, поэтому они демонстрируют явление дальнего упорядочения на атомном уровне, которое заставляет неспаренные электронные спины выстраиваться параллельно друг другу в области, называемой доменом.Внутри домена магнитное поле является интенсивным, но в массивном образце материал обычно не намагничивается, потому что многие домены сами по себе будут ориентированы случайным образом относительно друг друга. Но когда вы подвергаете этот материал воздействию магнитного поля, магнитные поля выровняются друг с другом, и ваш материал будет намагничен. Ферромагнетики будут в некоторой степени оставаться намагниченными после воздействия внешнего магнитного поля. Эта тенденция «вспоминать свою магнитную историю» называется гистерезисом.Часть намагниченности насыщения, которая сохраняется при удалении управляющего поля, называется остаточной массой материала и является основой для хранения данных на аудио- и видеокассетах и ​​жестких дисках компьютеров. Записывающая головка магнитофона или записывающая головка дисковода прикладывает поле, которое намагничивает небольшую часть ленты (или диска). Магнетизм в каждой части сохраняется, пока другое магнитное поле не изменит его. Когда каждая намагниченная секция перемещается под головку воспроизведения или считывающую головку, движущееся магнитное поле индуцирует небольшие токи, которые усиливаются и превращаются либо в музыку, либо в биты данных.Если бы домены не могли запомнить примененное к ним поле, ничего из этого было бы невозможно. Магнитные домены будут оставаться выровненными до тех пор, пока они не будут рандомизированы тепловым перемешиванием или какой-либо другой внешней силой, которая может работать при вращении доменов внутри материала. (Например, нагревание магнита или удары молотком по нему может устранить магнитные эффекты материала!)

    Ферромагнитные материалы будут механически реагировать на приложенное магнитное поле, слегка изменяя длину в направлении приложенного поля.Это свойство, называемое магнитострикцией, приводит к знакомому гудению трансформаторов, поскольку они механически реагируют на переменное напряжение 60 Гц. В парамагнитных материалах орбиты электронов не компенсируются, но поля электронов не усиливают друг друга так сильно, как в ферромагнитных материалах. Поэтому они имеют постоянные дипольные моменты, которые пытаются выровняться с магнитным полем, но не могут оставаться выровненными из-за случайного теплового движения. Когда парамагнитный материал помещается в сильное магнитное поле, он становится магнитом, и, пока присутствует сильное магнитное поле, он будет притягивать и отталкивать другие магниты обычным образом.Но когда сильное магнитное поле удаляется, общее магнитное выравнивание теряется, поскольку диполи возвращаются в свое нормальное случайное движение.

    Ответил:

    Д. Паради, инструктор по авионике, NAMTRAU Lemoore, CA

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.