Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

магнетизм

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    24433

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Навички для розвитку

    • Опишіть 2 типи диполів
    • Відрізнити парамагнетизм від діамагнетизму

    У 1923 році Льюїс писав, що вивчення спектрів і магнетизму - це 2 кращих способи дізнатися про хімічному зв'язку. Тут розглядаються деякі види спектрів. У цьому розділі ми опишемо магнітні докази, які використовував Льюїс. Ви знайомі зі звичайними магнітами, як ті, які використовуються для приклеювання меню ресторану до холодильників. Однак у цьому розділі нас більше цікавлять магнітні властивості молекулярних матеріалів, а не металевих або напівіонних твердих тіл. Більшість матеріалів немагнітні. Молекулярні матеріали, які є магнітними, все ще не прилипали б до вашого холодильника, тому що вони дійсно діють лише магнітно в магнітному полі. Зазвичай кожен молекулярний магнітний має випадковий напрямок, оскільки взаємодії між молекулами слабкі. (Так само, як молекулярні матеріали плавиться при більш низькій температурі, ніж метали або гірські породи). Якщо помістити їх в магнітне поле, якщо вони досить холодні, вони почнуть вибудовуватися з полем. Якщо вони будуть занадто гарячими, вони продовжуватимуть рухатися випадковим чином. Це називається парамагнетизм.

    Диполі

    Почнемо з огляду електричних диполів. Електричний диполь - це те, що розділило електричні заряди. Наприклад, молекула ВЧ або молекула води мають електричний дипольний момент, який визначається як

    \[\mu = q \times d\]

    де q - частковий заряд на кожному кінці молекули і d - відстань між зарядами.

    Електричний дипольний момент води з δ представляє часткові заряди.

    Як правило, розчинники з великими диполями мають високі діелектричні проникності. У законі Кулона діелектрична проникність D зменшує силу між зарядами.

    \[F= \frac{kQq}{Dr^{2}}\]

    Більший D означає меншу силу. Це пояснює, як іонні речовини розчиняються в розчинниках з великими дипольними моментами і великими D. коли іони відокремлюються і мають між собою воду, вони більше не сильно притягують один одного.

    Хоча ви можете мати точковий заряд, магніти завжди диполі (мають північний і південний полюс). Так само, як розчинники та інші матеріали мають діелектричну проникність, вони також мають магнітну проникність.

    Магнітні вимірювання

    Як ви вимірюєте магнітні моменти або магнітні диполі в молекулах? Старий спосіб полягає в тому, щоб помістити молекулярний матеріал між полюсами великого магніту і подивитися, які сили присутні. Наприклад, якщо ви помістіть парамагнітний матеріал (який досить холодний) між N і S магнітними полюсами, він вирівняється з полем і буде притягнутий полем. Таким чином, якщо зважити парамагнітний матеріал в магнітному полі, він буде важче, ніж без поля. Більшість матеріалів діамагнітні, і стають легшими в магнітних полах, тому що вони відштовхуються полем. Тож найпростіший спосіб побачити, чи є матеріал магнітним, - це зважити його з магнітним полем та без нього. (Тепер існує також вигадливіший метод, який називається SQUID, який занадто складний, щоб пояснити тут.)

    Ілюстрація магнітного моменту, що генерується із зарядженого, що обертається ядра.

    Як магнетизм пов'язаний з хімічним склеюванням?

    Льюїс правильно зрозумів, що молекули з непарною кількістю електронів (типу NO, з 7+8 =15, але не СО, з 6+8 =14) мають деякі незвичайні властивості. Вони парамагнітні, зазвичай сильно забарвлені, і досить реактивні. Переважна більшість молекул мають парні номери електронів, і є діамагнітними. Таким чином, парамагнетизм здається результатом непарних електронів, тоді як діамагнетизм - результат парних електронів. Сполуки перехідних металів часто кольорові та магнітні; більшість сполук C, H, O, N тощо (наприклад, у вашому тілі) мають невеликий колір, діамагнітні і не настільки реактивні. В основному майже всі молекули мають всі свої електрони попарно.

    Ілюстрація різниці між парамагнетизмом і діамагнетизмом.

    Дописувачі та атрибуція