Магнитный Момент

Векторная величина, характеризующая магн. Св-ва в-ва. М. М. Обладают все элементарные частицы и образованные из них системы (атомные ядра, атомы, молекулы). М. М. Атомов, молекул и др. Многоэлектронных систем складывается из орбитальных М. М. Электронов, спиновых М. М. Электронов и ядер и вращат. М. М., обусловленного вращением молекулы как целого. Орбитальный М. М. Электрона , где е и m е - абс. Значения заряда и массы электрона соотв., с - скорость света, ge - коэф. Пропорциональности, наз. Гиромагнитным отношением, вектор L - орбитальный момент кол-ва движения, квадрат к-рого равен (l - орбитальное квантовое число, - постоянная Планка). Знак минус обусловлен отрицат. Зарядом электрона и означает, что направления М. М. ML и орбитального момента L противоположны.

Электронный орбитальный М. М. Значителен у многоэлектронных атомов и ионов с частично заполненными d- и f-орбиталями, напр. У атомов и ионов переходных металлов, а также у двухатомных молекул (напр., NO). У многоатомных орг. Молекул и радикалов в осн. Состоянии электронный орбитальный М. М. Практически отсутствует. М. М., обусловленный спином электрона, ms = Ч gges, где вектор s - собств. Момент кол-ва движения (спин), квадрат к-рого равен (s - спиновое квантовое число), g -множитель Ланде (g-фактор), равный для электрона 2,0023. Направление спинового М. М. Электрона также противоположно направлению спина (собств. Момента кол-ва движения). М. М. Электрона часто выражают через магнетон Бора Дж/Гс. Тогда и М. М., обусловленный спином ядра, определяется как mn = gnI, где gn - гиромагнитное отношение для ядра, а квадрат вектора I равен , где I - спиновое квантовое число ядра.

Ядерный М. М. Часто выражают через ядерный магнетон Дж/Гс, где т р -> масса протона. Тогда и , где gn Ч>g-фактор ядра. Последняя величина имеет разл. Значения для разных ядер и определяется внутр. (нуклонной) структурой ядра. Направление М. М. Протона совпадает с направлением его спина. Для др. Ядер (напр., 15N) оно м. Б. Противоположным. Орбитальный М. М. ML, спиновые электронный и ядерный М. М. Ms и mn пропорциональны соответствующим моментам кол-ва движения L, S и I, но коэф. Пропорциональности для них различны. По этой причине направление М. М. Атомных и мол. Систем, как правило, не совпадает с направлением вектора их полного момента кол-ва движения. У атомов и ионов, содержащих неспаренные электроны, главный вклад в М. М. Вносят mL и ms.

У орг. Радикалов М. М. Определяется почти исключительно ms, а небольшой вклад mL приводит лишь к малому отличию g-фактора радикалов от g-фактора своб. Электронов. В магн. Поле напряженности Н (вектор с компонентами Н х,< Н y и Н z) энергия Ечастицы изменяется. E=E0 -mH-1/2H.cH, где E0 - энергия частицы в отсутствие поля, c - тензор, наз. Магн. Восприимчивостью частицы (приведены только первый и второй члены разложения в ряд по Н) (см. Зеемана эффект). Выражение для энергии Ечастицы в магн. Поле позволяет определить М. М. Частицы как производную. m=-< дЕ/д Н,> а компоненты тензора магн. Восприимчивости c - как втoрые производные. cij= - д 2E/дHi дHj(i, j= х, у или z). Для макроскопич. Тел М. М. Всех составляющих тело частиц усредняются, что приводит к появлению вектора намагниченности М, или М.

М. Единицы объема. Как правило, для элементарного объема dV M= M0 + cH, где М0 - намагниченность в отсутствие поля, c - макроскопич. магнитная восприимчивость, к-рая появляется в результате усреднения магн. Восприимчивостей c отдельных частиц. У ферромагнетиков и ферримагнетиков M>0№ 0, у диамагнетиков и парамагнетиков M>0 = 0. В магн. Поле диамагнетики и парамагнетики намагничиваются ( М№0), причем для диамагнетиков c <. 0, для парамагнетиков c >. 0. Эксперим. Измерение намагниченности М позволяет судить о том, в каких квантовых состояниях находятся составляющие тело частицы (атомы, ионы, молекулы). Однако из-за обменного взаимодействия М. М. Изолированных частиц часто не равны М. М. Тех же частиц в кристаллич.

Решетке, вычисляемым по намагниченности чистого в-ва или твердого р-ра. Лит. Вонсовский С. В., Магнетизм микрочастиц, М., 1973. Калинников В. Т., Ракитин Ю. В., Введение в магнетохимию, М., 1980. Уайт Р., Квантовая теория магнетизма, пер. С англ., 2 изд., М., 1985. .