过渡系元素的磁性 磁性 磁矩的计算 √纯自旋磁矩 √轨道磁性对磁矩的贡献 √旋一轨偶合对磁性的影响
过渡系元素的磁性 ✓ 磁性 ✓ 磁矩的计算 ✓ 纯自旋磁矩 ✓ 轨道磁性对磁矩的贡献 ✓ 旋－轨偶合对磁性的影响
一磁性 不同物质的分子在磁场中表现出不同的磁性质。像H2、C,等， 在磁场中受到磁场的排斥，称为反磁性或抗磁性物质；而O、O2 等，在磁场中受磁场的吸引，称为顺磁性物质。 N N 抗磁性物质在磁场中 顺磁性物质在磁场中 另外还有一些物质，他们也是顺磁性物质，只是磁场对他们的 作用要比对顺磁性物质的作用大得多，称为铁磁性物质。 在化学上主要感兴趣的是顺磁性物质和抗磁性物质
一 磁性 不同物质的分子在磁场中表现出不同的磁性质。像H2、Cl2等, 在磁场中受到磁场的排斥, 称为反磁性或抗磁性物质；而NO、O2 等, 在磁场中受磁场的吸引, 称为顺磁性物质。 N N 抗磁性物质在磁场中 N N 顺磁性物质在磁场中 另外还有一些物质, 他们也是顺磁性物质, 只是磁场对他们的 作用要比对顺磁性物质的作用大得多, 称为铁磁性物质。 在化学上主要感兴趣的是顺磁性物质和抗磁性物质
分子中的电子在绕核的轨道运动和电子本身的自旋运动都 会产生磁效应。电子自旋运动产生自旋角动量，从而产生自旋 磁矩；电子的轨道运动产生的轨道角动量，产生轨道磁矩。当 把分子作为一个整体看时，构成分子的各个电子对外界产生的 磁效应的总和可用一个等效的环电流（称为分子电流）表示，这 个环电流具有一定的磁矩，称为分子磁矩。在多数情况下，分 子磁矩主要是由电子自旋产生的。如果物质的原子或分子轨道 中，所有的电子都已配对，那么由配对的电子的自旋产生的小 磁场两两大小相等、方向相反，磁效应互相抵消，净磁场等于0， 若将这种物质放在外磁场中，在其作用下，就要产生一个与外 磁场方向相反的诱导磁矩而受到外磁场的排斥，因此，没有未 成对电子的原子、分子或离子都具有抗磁性；如果物质具有未 成对电子，则由单电子的自旋产生的小磁场不能被抵消，净磁 场不等于0，则该物质具有顺磁性，这种物质在外磁场中，不仅 产生一个与外磁场方向相反的诱导磁矩，而且它的分子磁矩还 沿磁场方向取向，由于分子磁矩比诱导磁矩要大得多，总的结 果是产生了与磁场方向一致的磁矩，因而受到外磁场的吸引， 因此，具有未成对电子的物质大都具有顺磁性
分子中的电子在绕核的轨道运动和电子本身的自旋运动都 会产生磁效应。电子自旋运动产生自旋角动量, 从而产生自旋 磁矩；电子的轨道运动产生的轨道角动量, 产生轨道磁矩。当 把分子作为一个整体看时, 构成分子的各个电子对外界产生的 磁效应的总和可用一个等效的环电流(称为分子电流)表示, 这 个环电流具有一定的磁矩, 称为分子磁矩。在多数情况下, 分 子磁矩主要是由电子自旋产生的。如果物质的原子或分子轨道 中, 所有的电子都已配对, 那么由配对的电子的自旋产生的小 磁场两两大小相等、方向相反, 磁效应互相抵消, 净磁场等于0, 若将这种物质放在外磁场中, 在其作用下, 就要产生一个与外 磁场方向相反的诱导磁矩而受到外磁场的排斥, 因此, 没有未 成对电子的原子、分子或离子都具有抗磁性；如果物质具有未 成对电子, 则由单电子的自旋产生的小磁场不能被抵消, 净磁 场不等于0, 则该物质具有顺磁性, 这种物质在外磁场中, 不仅 产生一个与外磁场方向相反的诱导磁矩, 而且它的分子磁矩还 沿磁场方向取向, 由于分子磁矩比诱导磁矩要大得多, 总的结 果是产生了与磁场方向一致的磁矩, 因而受到外磁场的吸引, 因此, 具有未成对电子的物质大都具有顺磁性
二兹矩的计算 (一)纯自旋磁矩 在多数情况下，分子磁矩主要是由电子的自旋产生的，纯的 自旋磁矩可根据总自旋量子数进行计算。 Hs=g/S(S+1) 其中$为总自旋量子数，等于未成对电子数的一半，g为朗德 因子，对于自由电子，g=2.0023,通常取g=2,于是上式变为： u三√n(n+2) 式中为未成对电子数。这个式子表明，如果忽略了轨道角 动量对磁矩的贡献，可由磁矩直接计算出某种离子的未成对电 子数。 按这个公式算出来的磁矩，在少数情况下与实验值不一致， 这正是由于忽略了未成对电子的轨道运动对磁矩的贡献之故
二 磁矩的计算 (一) 纯自旋磁矩 在多数情况下, 分子磁矩主要是由电子的自旋产生的, 纯的 自旋磁矩可根据总自旋量子数进行计算。 s ＝g 其中S为总自旋量子数, 等于未成对电子数的一半, g为朗德 因子, 对于自由电子, g=2.0023, 通常取g=2, 于是上式变为: s ＝ 式中n为未成对电子数。这个式子表明, 如果忽略了轨道角 动量对磁矩的贡献, 可由磁矩直接计算出某种离子的未成对电 子数。 按这个公式算出来的磁矩, 在少数情况下与实验值不一致, 这正是由于忽略了未成对电子的轨道运动对磁矩的贡献之故。 n(n + 2) S(S+1)
(二)轨道磁性对磁矩的贡献 如果加上轨道磁性对磁矩的贡献，则磁矩的计算公式变为： us+L=V4S(S+1)+L(L+1) 按照这个公式计算出来的磁矩在大多数情况下也与实验值 不一致。表明在多数情况下，轨道角动量对分子磁矩的贡献很 小或没有贡献。 研究表明：轨道角动量对分子磁矩是否有贡献取决 于外磁场改变时电子能否自旋平行地在不同轨道之间 再分配。这种分配必须在对称性相同的能级之间进行
(二) 轨道磁性对磁矩的贡献 如果加上轨道磁性对磁矩的贡献,则磁矩的计算公式变为： S＋L ＝ 4S(S+1) +L(L+1) 研究表明：轨道角动量对分子磁矩是否有贡献, 取决 于外磁场改变时电子能否自旋平行地在不同轨道之间 再分配。这种分配必须在对称性相同的能级之间进行。 按照这个公式计算出来的磁矩在大多数情况下也与实验值 不一致。表明在多数情况下, 轨道角动量对分子磁矩的贡献很 小或没有贡献