ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
этом вторая оболочка состоит из двух (s и p), а третья - из трех (s, p и d) подоболочек (рис.
1). Третья и четвертая оболочки атома не достроены: в третьей может быть до 18
электронов, а в четвертой – до 32. Недостающие четыре электрона в третьей оболочке
приходятся на подоболочку 3d.
4s
3s 3p 3d
2p
2s
1s
-1
+1
1
5
3
1
3
1
1
1
3
1
3
1
Рис. 1. Электронная структура атома железа.
Природа собственных магнитных моментов электронов такова, что они могут иметь
только одну из двух взаимно противоположных ориентаций в пространстве. Эти
ориентации обозначим знаками “+” и ”-” (рис. 1). Мы видим, что полностью застроенные
первая и вторая оболочки атом железа содержат одинаковое число электронов с
положительными и отрицательными собственными магнитными моментами. Эти моменты
в каждой из оболочек взаимно компенсируют друг друга, так что последние в магнитном
отношении оказываются нейтральными.
В третьей оболочке две первые подоболочки 3s и 3 нейтральны в магнитном
отношении, а в оболочке 3d имеется пять электронов с положительным собственным
магнитным моментом и один с отрицательным. Таким образом, четыре электронных спина
в подоболочке 3d оказываются нескомпенсированными, следовательно, весь атом в целом
имеет определенный результирующий магнитный момент.
Наружные (валентные) электроны атома железа скомпенсированы.
Итак, элементарными “магнитиками” являются не все электроны атома железа, а
только небольшая часть их. В атомах никеля в создании магнитного момента атома
принимает участие еще меньшее число электронов, чем в железе.
Незаполненные оболочки с нескомпенсированными собственными магнитными
моментами электронов имеют также атомы Al, Sc, Ti, V, Cr, Mn и др., но вещества из этих
атомов не являются ферромагнитными, (т. е. не обладают сильно выраженными
магнитными свойствами). Таким образом, наличие нескомпенсированных собственных
магнитных моментов электронов, которые могут возникать только в атомах с
недостроенными оболочками, является необходимым условием образования
ферромагнитного вещества, но не достаточным.
1. Взаимодействие между атомами в ферромагнетике.
И атом железа и атом алюминия, будучи изолированными, обладают магнитными
моментами, равными по порядку величины. Но кусок алюминия практически не может
обладать магнитным моментом, в отличие от куска железа. В чем же дело? Дело в том, что
атомы, будучи сведены на близкое расстояние, взаимодействуют друг с другом. При
определенном соотношении между размерами атомов и межатомными расстояниями это
взаимодействие приводит к тому, что нескомпенсированные собственные магнитные
моменты электронов соседних атомов устанавливаются параллельно друг другу. Такое
4
4
этом вторая оболочка состоит из двух (s и p), а третья - из трех (s, p и d) подоболочек (рис.
1). Третья и четвертая оболочки атома не достроены: в третьей может быть до 18
электронов, а в четвертой – до 32. Недостающие четыре электрона в третьей оболочке
приходятся на подоболочку 3d.
+1 1 3 1 3 5 1
1s
-1 1 3 1 3 1 1
2s 2p 3s 3p 3d 4s
Рис. 1. Электронная структура атома железа.
Природа собственных магнитных моментов электронов такова, что они могут иметь
только одну из двух взаимно противоположных ориентаций в пространстве. Эти
ориентации обозначим знаками “+” и ”-” (рис. 1). Мы видим, что полностью застроенные
первая и вторая оболочки атом железа содержат одинаковое число электронов с
положительными и отрицательными собственными магнитными моментами. Эти моменты
в каждой из оболочек взаимно компенсируют друг друга, так что последние в магнитном
отношении оказываются нейтральными.
В третьей оболочке две первые подоболочки 3s и 3 нейтральны в магнитном
отношении, а в оболочке 3d имеется пять электронов с положительным собственным
магнитным моментом и один с отрицательным. Таким образом, четыре электронных спина
в подоболочке 3d оказываются нескомпенсированными, следовательно, весь атом в целом
имеет определенный результирующий магнитный момент.
Наружные (валентные) электроны атома железа скомпенсированы.
Итак, элементарными “магнитиками” являются не все электроны атома железа, а
только небольшая часть их. В атомах никеля в создании магнитного момента атома
принимает участие еще меньшее число электронов, чем в железе.
Незаполненные оболочки с нескомпенсированными собственными магнитными
моментами электронов имеют также атомы Al, Sc, Ti, V, Cr, Mn и др., но вещества из этих
атомов не являются ферромагнитными, (т. е. не обладают сильно выраженными
магнитными свойствами). Таким образом, наличие нескомпенсированных собственных
магнитных моментов электронов, которые могут возникать только в атомах с
недостроенными оболочками, является необходимым условием образования
ферромагнитного вещества, но не достаточным.
1. Взаимодействие между атомами в ферромагнетике.
И атом железа и атом алюминия, будучи изолированными, обладают магнитными
моментами, равными по порядку величины. Но кусок алюминия практически не может
обладать магнитным моментом, в отличие от куска железа. В чем же дело? Дело в том, что
атомы, будучи сведены на близкое расстояние, взаимодействуют друг с другом. При
определенном соотношении между размерами атомов и межатомными расстояниями это
взаимодействие приводит к тому, что нескомпенсированные собственные магнитные
моменты электронов соседних атомов устанавливаются параллельно друг другу. Такое
