მაგნეტოქიმია

მაგნეტოქიმია — მოიცავს ქიმიური ნაერთების მაგნიტურ პროპორციებს. მაგნიტური პროპორციები იცლება ქიმიური ნაერთების შემადგენლობაში მყოფი ელექტრონების ბრუნვასა და ორბიტალური კუთხის შეცვლასთან ერთად. ქიმიური ნაერთი დიამაგნეტურია თუ მისი ყველა ელექტრონი დაწყვილებულია. ნაერთები რომლებიც შეიცავენ დაუწყვილებელ ელექტრონებს მათ პარამაგნეტურები ეწოდებათ. პარამაგნეტიზმის მაგნიტუდა გამოხატულია როგორც ეფექტური მაგნიტური მომენტი, μeff. პირველი მწკრივის გარდამავალი მეტალების μeff მაგნიტუდა პირველ დაახლოებასთან მიმართებაში არის: დაუწყვილებელი ელექტრონების მართივი ფუნქციები და ბრუნვის ერთადერთი ფორმულა. უფრო მძიმე გარდამავალი მეტალებისთვის (ლანთანოიდები, აქტინოიდები), აქ ბრუნვის ორბიტის დაწყვილების დაიგნორება არ შეიძლება. გაცვლითმა ურთიერთქმედებამ შეიძლება გამოიწვიოს მაგნეტიზმის სხვადასხვა ტიპები: ფერომაგნეტიზმი, ანტიფერომაგნეტიზმი ან ფერიმაგნეტიზმი (დამოკიდებულია ელექტრონების ბრუნვაზე). მაგნეტოქიმიაში პირველადი საზომი არის მაგნიტური მგრძნობელობა. ის ზომავს ნივთიერების ურთიერთქმედების ძალას როდესაც ის მოთავსებულია მაგნიტურ ველში. მოცულობის მაგნიტური მგრძნობელობა, წარმოდგენილია სიმბოლო χ v {\displaystyle \chi _{v}} ის არის განსაზღვრული ურთიერთობის მიერ. M → = χ v H → {\displaystyle {\vec {M}}=\chi _{v}{\vec {H}}} M → {\displaystyle {\vec {M}}} მიანიშნებს მატერიალის მაგნეტიზაციას, ისინჯება ამპერი/მეტრი (SI სისტემა), და H → {\displaystyle {\vec {H}}} არის მაგნეტური ველის სიძლიერე, ასევე იზომება ამპ/მ. ქიმიურ პროგრამებში მოლური მაგნიტური მგრძნობელობა (χmol) არის სასურველ ირაოდენობა. იზომება m3•mol−1 ან cm3•mol−1 χ mol = M χ v / ρ {\displaystyle \chi _{\text{mol}}=M\chi _{v}/\rho } სადაც ρ არის სიმკვრივე, იზომება kg•m−3. M არის მოლური მასა იზომება kg•mol−1. მაგნიტური მგრძნობელობის განსაზღვრის სხვადასცხა ვარიაციები არსებობს. როდესაც იზოლირებული ატომი მოთავსდება მაგნიტურ ველში, ამ დროს იწყება ურთიერთქმედება რაც განპირობებულია იმით რომ თვითეული ელექტრონი იქცევე ისე როგორც მაგნიტი. არსებობს ურთიერთქმედების ორი სახე : დიამაგნეტიზმი და პარამაგნეტიზმი. დიამაგნეტიზმი არის ქიმიური ნაერთების უნივერსალური ქონება, რადგან ქიმიური ნაერთების უმეტესობა შეიცავს ლუწი რაოდენობის ელექტრონებს. ქიმიური ნაერთი რომელიც კენტი რაოდენობის ელექტრონებს შეიცავს დიამაგნეტიკები ეწოდებათ. მათი ეფექტების არის სუსტი რადგან ეფექტები დამოკიდებულია მაგნიტური მომენტის მაგნიტუდაზე, ის დამოკიდებულია ელექტრონების რაოდენობაზე და ატომის ქიმიურ ბუნებაზე. მეტალის იონი ერთი დაუწყვილებელი ელექტრონით, როგორიცაა Cu2+, კოორდინაციის კომპლექსში მოცემულია პარამაგნეტიზმის მექანიზმის მარტივი ილუსტრაცია. მეტალის ინდივიდუალური იონები დიდი მანძილით არიან დაცილებულნი ერთმანეთისგან ლიგონების დამსახურებით. როდესაც მაგნიტური ველი იწყებს მოქმედებას, იწყება პირველი რიგის ზიმანის გაყოფა. ატომების ბრუნვა რომელიც შეესაბამება მაგნიტურ ველს ოდნავ აღემატება ისეთ ბრუნვას რომელიც ველს არ შეესაბამება. პირველი რიგის ზიმანის გაყოფაში ორი ნაწილაკის ენერგიებს შორის სხვაობა პროპორციული შესაბამისი მაგნიტური ველის სიძლიერესთან. ენერგის სხაობა ჩაიწერება ასე:ΔE. ბოლცმანის განაწილება ორი მოსახლის თანაფარდობას ხდის ასე: e − Δ E / k T {\displaystyle e^{-\Delta E/kT}} . სადაც k არის ბოლცმანის კონსტანტი ხოლო T არის ტემპერატურა კელვინებში Carlin, R.L. (1986). Magnetochemistry. Springer. ISBN 978-3-540-15816-5.  Earnshaw, Alan (1968). Introduction to Magnetochemistry. Academic Press.  Figgis, B.N.; Lewis, J. (1960) „The Magnetochemistry of Complex Compounds“, რედ. Lewis. J. and Wilkins. R.G.: Modern Coordination Chemistry. New York: Wiley.  Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements, 2nd, Butterworth-Heinemann. ISBN 0-08-037941-9.  Orchard, A.F. (2003). Magnetochemistry, Oxford Chemistry Primers. Oxford University Press. ISBN 0-19-879278-6.  Selwood, P.W. (1943). Magnetochemistry. Interscience Publishers Inc..  Vulfson, Sergey (1998). Molecular Magnetochemistry. Taylor & Francis. ISBN 90-5699-535-9.  Online available information resources on magnetochemistry Tables of Diagmagnetic Corrections and Pascal's Constants დაარქივებული 2012-02-25 საიტზე Wayback Machine.