Парамагнетики

в-ва, намагничивающиеся во внеш. Магн. Поле по направлению поля. Это св-во в-в наз. Пара-магнетизмом. В неоднородном магн. Поле П. Втягиваются в область сильного магн. Поля. Их магн. Восприимчивость c всегда положительна. Парамагнетизм характерен для в-в, атомы, ионы или молекулы к-рых обладают собств. Магн. Моментами, но в отсутствие внеш. Поля эти моменты ориентированы хаотично и в целом намагниченность в-ва отсутствует. Магн. Моменты м. Б. Обусловлены орбитальным движением электронов в оболочках атомов или молекул (орбитальный парамагнетизм), спиновыми моментами самих электронов (спиновый парамагнетизм), магн. Моментами ядер атомов (ядерный парамагнетизм). В отличие от антиферромагнетиков, ферримагнетиков и ферромагнетиков П. В отсутствие внеш.

Магн. Поля не обладают магн. Структурой. Внеш. Магн. Поле приводит к упорядочению магн. Моментов и, как следствие, к появлению намагниченности вдоль поля. Конкуренция между упорядочивающим действием магн. Поля и разупорядочивающим действием теплового движения частиц в-ва (атомов, ионов) приводит к след. Ф-ле для c П. (закон Кюри). где m-величина магн. Момента атома, N-число парамагнитных атомов в 1 моле в-ва, bkB -постоянная Больцмана, Т-абс. Т-ра. При наличии нек-рого взаимод. Между магн. Моментами и их взаимод. С внутрикристаллич. Полем c П. Описывается ф-лой (закон Кюри-Вейса). где q-константа Вейса, характеризующая влияние внутрикристаллич. Поля. Для ферромагнетиков, становящихся выше точки Кюри П., q-положит, величина, для антиферромагнетиков, переходящих в парамагнитное состояние выше точки Нееля, q - в большинстве случаев отрицательна.

Ф-лы (1) и (2) справедливы в области слабых магн. Полей, когда намагниченность в-ва Iлинейно возрастает с ростом напряженности магн. Поля H (I = cH). С возрастанием H и понижением т-ры увеличивается степень упорядочения магн. Моментов атомов, а зависимость I от магн. Поля и т-ры имеет более сложный вид. Ф-лы (1) и (2) м. Б. Использованы для определения концентрации парамагнитных атомов по величине их магн. Момента и характеру зависимости c П. От т-ры. Спиновый парамагнетизм, или парамагнетизм Паули, свойственный металлам, обусловлен электронами проводимости. В случае полупроводников его величина ничтожно мала. Спиновый парамагнетизм металлов не зависит от т-ры. Не зависит от т-ры и парамегнетизм Ван Флека. Он присущ в-вам, атомы или ионы к-рых в осн.

Энергетич. Состоянии не обладают магн. Моментом. В данном случае парамагнетизм обусловлен примесью возбужденных состояний с магн. Моментом. В случае ядерного парамагнетизма c подчиняется закону Кюри [ур-ние (1), где m-величина ядерного магн. Момента, N - концентрация атомных ядер]. Экспериментально ядерный парамагнетизм можно наблюдать в области сверхнизких т-р и лишь у тех B-B, в к-рых отсутствуют элект-роны проводимости, а электронные оболочки атомов не имеют магн. Моментов, напр. У 3He при т-ре ниже 0,1 К. К П. Относят нек-рые газы (напр., O2, NO), щелочные и щел.-зем. Металлы, нек-рые металлы переходных групп с незаполненными d- или f-электронными оболочками, сплавы этих металлов, хим. Соед. Переходных металлов, их водные р-ры, твердые р-ры переходных элементов в диамагнитных матрицах, а также своб.

Радикалы, бирадикалы, молекулы в триплетных электронных состояниях. В парамагнитное состояние переходят антиферро-, ферри- и ферромагнетики при т-рах выше т-р соответствующих фазовых переходов. Изучение парамагнетизма в-в дает возможность определять магн. Моменты атомов, ионов, исследовать их зарядовые состояния, позволяет получать информацию о строении мол. Комплексов, сложных молекул, о структуре твердых р-ров парамагнитных ионов в диамагнитных матрицах, о кинетике хим. Р-ций с участием своб. Радикалов и т. Д. Аналогичная информация м. Б. Получена при помощи ЭПР (осн. Метод) и ЯМР. Адиабатич. Размагничивание парамагнитных солей (элементов групп Fe и РЗЭ) используют для получения сверхнизких т-р (ниже 1 К). Измерения c парамагнитных солей применяют для измерения низких т-р.

Лит. Вонсовский С. В., Магнетизм, M., 1971. Киттель Ч., Введение в физику твердого тела, пер. С англ., M., 1978. См. Также лит. При ст. Магнето-химия. Д. Г. Андрианов.