Γενική & Ανόργανη Χημεία

Transcript

1

2 Το άτομο του υδρογόνου Προκειμένου να ευρεθούν οι τιμές της ενέργειας και οι ενεργειακές στάθμες για το ηλεκτρόνιο στο άτομο του υδρογόνου, είναι απαραίτητο να λυθεί η κατάλληλη εξίσωση Schrödinger. Για την κατάστρωση της εξισώσεως, η οποία επιτρέπει να ληφθεί υπόψη κίνηση σε τρεις διαστάσεις, χρησιμοποιείται η έκφραση για τη δυναμική ενέργεια ενός ηλεκτρονίου με φορτίο -e σε απόσταση r από πυρήνα με φορτίο +e.

3 η τύπου Coulomb δυναµική ενέργεια, είναι: Η επίλυση της εξισώσεως Schrödinger για ένα σωματίδιο με αυτή τη δυναμική ενέργεια είναι δύσκολη, αλλά ο Schrödinger το κατόρθωσε το Βρήκε, ότι οι επιτρεπτές ενεργειακές στάθμες για ένα ηλεκτρόνιο στο άτομο του υδρογόνου είναι:

4 (1) Και για τα υδρογονοειδή άτομα (2) Οι επιτρεπτές ενεργειακές στάθμες σε ένα άτομο υδρογόνου υπολογίζονται από την Εξ. 1. Οι στάθμες, δεικτοδοτούνται με τον κβαντικό αριθμό n, ο οποίος παίρνει τιμές από 1 (για τη χαμηλότερη στάθμη) μέχρι άπειρο (για πλήρως διαχωρισμένα, στατικά πρωτόνιο και ηλεκτρόνιο). Θα πρέπει να παρατηρηθεί η σύγκλιση των ενεργειακών σταθμών με την αύξηση της τιμής του n.

5 Η πλέον χαμηλή, πλέον αρνητική τιμή της ενέργειας την οποία μπορεί να λάβει ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο υδρογόνου, προκύπτει όταν, n = 1 και είναι ίση με -hr. Η κατάσταση αυτή της ελάχιστης ενέργειας, ονομάζεται θεμελιώδης κατάσταση του ατόμου. Ένα άτομο υδρογόνου, κατά κανόνα βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση με το ηλεκτρόνιό τους στη στάθμη με n = 1. Όταν το δεσμευμένο ηλεκτρόνιο διεγείρεται, με την απορρόφηση φωτονίου ή με βομβαρδισμό με άλλα σωματίδια η ενέργειά του αυξάνεται σε στάθμη με μεγαλύτερη τιμή του n. Φθάνει στην τιμή E = 0, όταν ο n φθάνει το άπειρο. Στο σημείο αυτό, το ηλεκτρόνιο από πρακτική άποψη, έχει αποσπασθεί από το άτοµο και η διεργασία, ονοµάζεται ιοντισμός. Η ενέργεια ιοντισμού, η οποία θα συζητηθεί περισσότερο στη συνέχεια, είναι η ελάχιστη ενέργεια, η οποία χρειάζεται για να επιτευχθεί ο ιοντισµός, µε σηµείο εκκίνησης τη θεµελιώδη κατάσταση. Οποιαδήποτε ενέργεια, επιπλέον της ενεργείας ιοντισµού απλά πρστίθεται ως κινητική ενέργεια στο αποσπώµενο από το άτοµο ηλεκτρόνιο.

6 Οι ενεργειακές στάθμες ενός ατόμου υδρογόνου ορίζονται από τον κύριο κβαντικό αριθμό, n = 1, 2,..., και σχηματίζουν μια συγκλίνουσα κλίμακα, όπως φαίνεται στο Σχήμα (διαφ. 9)

7 Η ηλεκτρονιακή διαμόρφωση του ατόμου του υδρογόνου Το μοναδικό του ηλεκτρόνιο βρίσκεται στην στάθμη με n=1 (θεμελιώδης κατάσταση = κατάσταση μικρότερης δυνατής ενέργειας): Τροχιακό 1s (n=1, l=0,m l =0, m s =+1/2 ή 1/2) Αν δοθεί αρκετή ενέργεια μπορεί να πάει στην n=2 στάθμη και να καταλάβει ένα από τα 4 τροχιακά Αν δοθεί αρκετή ενέργεια μπορεί να πάει στην n=3 στάθμη και να καταλάβει ένα από τα 9 τροχιακά κ.ο.κ Αν πάρει αρκετή ενέργεια το ηλεκτρόνιο απομακρύνεται και το άτομο ιοντίζεται Απαιτείται ενέργεια ώστε από μια στάθμη με Ε=-hR H να πάει σε Ε=0

8

9 Τα πολυηλεκτρονιακά άτομα Τα ηλεκτρόνια, σε ένα πολυ-ηλεκτρονιακό άτοµο καταλαµβάνουν τροχιακά, όπως τα αντίστοιχα του ατόµου του υδρογόνου. Οι τιµές της ενέργειας των τροχιακών αυτών όµως, δεν είναι οι ίδιες µε τις αντίστοιχες του ατόµου του υδρογόνου. Ο πυρήνας, ενός πολυ-ηλεκτρονιακού ατόµου, έχει πολύ υψηλότερο φορτίο από το αντίστοιχο του υδρογόνου, µε αποτέλεσµα, το µεγαλύτερο φορτίο να προκαλεί ισχυρότερη έλξη των ηλεκτρονίων και να µειώνει την ενέργειά τους. Ωστόσο, τα ηλεκτρόνια, απωθούνται επίσης αµοιβαία. Η άπωση αυτή, αντιτίθεται στην έλξη από τον πυρήνα, µε αποτέλεσµα την αύξηση της ενέργειας των τροχιακών. Π.χ. σε ένα άτοµο ηλίου, µε δύο ηλεκτρόνια, το φορτίο του πυρήνα είναι + 2 e και η ολική δυναµική ενέργεια, είναι το άθροισµα τριών όρων:

10 Οι σχετικές ενέργειες των φλοιών, υποφλοιών και τροχιακών σε ένα πολυηλεκτρονιακό άτομο. Σε κάθε ένα από τα τετράγωνα, είναι δυνατή η τοποθέτηση μέχρι δύο ηλεκτρονίων. Σημειώστε την αλλαγή στη σειρά των ενεργειών των τροχιακών3d και 4s μετά τον Z = 20.

11 Τα πολυηλεκτρονιακά άτομα Θωράκιση: Εξωτερικών από τα εσωτερικά και ηλεκτρονίων από τα γειτονικά τους λόγω απώσεων Διείσδυση: τα εσωτερικά ηλεκτρόνια απωθούνται από τα εξωτερικά προς τον πυρήνα Δραστικό φορτίο πυρήνα (z effective ) z Z effective = Z S (S: μέσος αριθμός ηλεκτρονίων μεταξύ του ηλεκτρονίου και του πυρήνα) έλξη άπωση έλξη

12 Δραστικό Πυρηνικό Φορτίο Παράδειγμα: Να υπολογισθεί η ενέργεια που απαιτείται για τον ιονισμό του εξώτατου 3s ηλεκτρονίου του 11 Na (1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ) E n 2 Zeff eV n -Δραστικό πυρηνικό φορτίο, S σταθερά θωράκισης Z Z S eff E m Z e Z ion e eff 1 eff 3s h n eV

13 Πολύ-ηλεκτρονιακά άτομα Το αποτέλεσµα της διείσδυσης και της θωράκισης είναι δυνατόν να είναι πολύ σηµαντικό. Ένα ηλεκτρόνιο 4s, γενικά είναι δυνατό να έχει πολύ χαµηλότερη ενέργεια από την αντίστοιχη ενός 4p ή 4d ηλεκτρονίου. Είναι δυνατό να έχει χαµηλότερη ενέργεια ακόµα και από ένα 3d-ηλεκτρόνιο του ιδίου ατόµου. Η ακριβής σειρά των τροχιακών εξαρτάται από τον αριθµό των ηλεκτρονίων στο άτοµο.

14 Κανόνες του Slater: 1.Γράφουμε την τροποποιημένη ηλεκτρονιακή διαμόρφωση (1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)..., όπου όπως παρατηρείτε αγνοείται η ανωμαλία της διαφοράς ενέργειας μεταξύ των εξωτερικών υποσταθμών και ότι τα s και p ηλεκτρόνια στην ίδια στάθμη είναι ομαδοποιημένα στην ίδια ομάδα. 2)Υποθέτουμε ότι όλα τα ηλεκτρόνια μιας ομάδας στα δεξιά του υπό μελέτη ηλεκτρονίου δεν συνεισφέρουν στην θωράκιση. 3)Όλα τα άλλα ηλεκτρόνια στην ίδια ομάδα με αυτή του υπό μελέτη ηλεκτρονίου συνεισφέρουν στο S 0.35e.

15 4) Αν το ηλεκτρόνιο που μας ενδιαφέρει είναι σε s ή p τροχιακό: όλα τα ηλεκτρόνια σε (n-1) συνεισφέρουν 0.85e στο S. Τα ηλεκτρόνια σε n (n-2) συνεισφέρουν 1e στο S. 5) Αν το ηλεκτρόνιο που μας ενδιαφέρει είναι d ή f τροχιακού: όλα τα ηλεκτρόνια στα αριστερά του συνεισφέρουν 1e στο S. Αθροίζουμε τα φορτία θωράκισης (βήματα 2-5) και το αφαιρούμε από το φορτίο του πυρήνα προκειμένου να βρούμε το δραστικό φορτίο του πυρήνα για το συγκεκριμένο ηλεκτρόνιο.

16 Παράδειγμα: Υπολογίστε το Z eff στον λευκόχρυσο, Pt. για ένα ηλεκτρόνιο 6s (1s 2 )(2s 2,2p 6 )(3s 2,3p 6 ) (3d 10 ) (4s 2,4p 6 ) (4d 10 ) (4f 14 ) (5s 2,5p 6 ) (5d 8 ) (6s 2 ) S=( )e = 73.95e Z eff = ( )e = 4.15e για το ηλεκτρόνιο 6s.

17 Παραδείγματα δραστικού φορτίου ατόμων στοιχείων

18 Τα s ηλεκτρόνια εμφανίζουν μεγάλη διείσδυση ενώ θωρακίζονται ισχυρά, έλκονται ισχυρά από τον πυρήνα και άρα συγκρατούνται ισχυρά Τα p ηλεκτρόνια ακόμα και στην ίδια στάθμη έχουν πολύ μικρότερη διείσδυση (κομβικό επίπεδο) και τα d ακόμη λιγότερο Σε ένα πολυηλεκτρονιακό άτομο σε μια στάθμη η σειρά ενεργειών είναι s<p<d<f

19 Η ηλεκτρονιακή δοµή ενός ατόµου καθορίζει τις χηµικές του ιδιότητές, οπότε απαιτείται η δυνατότητα γνώσεως της δοµής. Για το σκοπό αυτό, γράφεται η ηλεκτρονιακή διαμόρφωση του ατόµου ένας κατάλογος όλων των συµπληρωµένων τροχιακών µε τον αριθµό των ηλεκτρονίων, τα οποία καταλαµβάνουν καθένα από αυτά. Στη θεµελιώδη κατάσταση ενός πολυ-ηλεκτρονιακού ατόµου, τα ηλεκτρόνια, καταλαµβάνουν τα ατοµικά τροχιακά µε τρόπο τέτοιο, ώστε η ολική ενέργεια του ατόµου είναι ελάχιστη. Εκ πρώτης όψεως, ίσως φανεί ότι ένα άτοµο έχει την ελάχιστη ενέργειά του όταν όλα του τα ηλεκτρόνια βρίσκονται στο τροχιακό µε τη χαµηλότερη ενέργεια (το τροχιακό 1s). Ωστόσο, εκτός του υδρογόνου και του ηλίου, τα οποία δεν έχουν περισσότερα από δύο ηλεκτρόνια, κάτι τέτοιο, δεν είναι δυνατό να γίνει. Το 1925, ο Αυστριακός επιστήµονας Wolfgang Pauli ανακάλυψε ένα πολύ γενικό και θεµελιώδη κανόνα σχετικά µε τα ηλεκτρόνια και τα τροχιακά, ο οποίος είναι γνωστός ως αρχή αποκλεισμού του Pauli :

20 Σειρά ενεργειακής ταξινόμησης των ηλεκτρονίων σε πολυ-ηλεκτρονιακά άτομα Στην θεμελιώδη κατάσταση ενός ατόμου το οποίο περιέχει περισσότερα του ενός ηλεκτρόνια, καταλαμβάνουν τροχιακά εκκινώντας από τα τροχιακά χαμηλότερης ενέργειας προς τα τροχιακά υψηλότερης (aufbau prinzip) Κανόνας Pauli ένα τροχιακό είναι συμπληρωμένο όταν καταλαμβάνεται από δύο ηλεκτρόνια Κανόνας Hund: Τα δύο ηλεκτρόνια ενός τροχιακού έχουν αντιπαράλληλες ιδιοστροφορμές

21 (α) Δύο ηλεκτρόνια χαρακτηρίζονται ως συζευγμένα εάν έχουν αντίθετες ιδιοστροφορμές (μία κατά τη φορά και την άλλη αντίθετα με τη φορά των δεικτών του ωρολογίου). (β) Δύο ηλεκτρόνια χαρακτηρίζονται ότι έχουν παράλληλες ιδιοστροφορμές, όταν οι ιδιοστροφορμές τους είναι στην ίδια κατεύθυνση. Τα πλέον εξωτερικά ηλεκτρόνια χρησιµοποιούνται για το σχηµατισµό χηµικών δεσµών, και η θεωρία του σχηµατισµού δεσµών ονοµάζεται θεωρία σθένους. Από αυτή, παίρνουν το όνοµά τους τα ηλεκτρόνια αυτά.

22 Ηλεκτρονιακή διαμόρφωση των ατόμων (Electron Configurations) Ταξινόμηση όλων των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο (ή ιόν) Ταξινόμηση με τη σειρά (Αρχή ανοικοδόμησης - Aufbau) 2 ηλεκτρόνια ανά τροχιακό, κατά μέγιστο Οι ηλεκτρονιακές διαμορφώσεις είναι απαραίτητες για τον προσδιορισμό των ηλεκτρονίων στην εξώτατη ενεργειακή στάθμη. Τα ηλεκτρόνια αυτά ονομάζονται ηλεκτρόνια σθένους ( valence electrons). Ο αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους καθορίζει το πόσους και τι είδους δεσμούς μπορεί να σχηματίσει ένα μόριο (ή ιόν) κατά τον σχηματισμό μορίων 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 κ.τ.λ.

23 Ηλεκτρονιακή διαμόρφωση 4 Ενεργειακή στάθμη Αριθμός ηλεκτρονίων στην υποστάθμη υποστάθμη 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 κ.τ.λ

24 Συντομεύσεις Χρησιμοποιούνται για την συντομώτερη γραφή μακροσκελών ηλεκτρονιακών διαμορφώσεων Επειδή μας ενδιαφέρουν μόνο τα εξωτερικά ηλεκτρόνια μπορούμε να παρακάμψουμε την αναλυτική γραφή των συμπληρωμένων τροχιακών ( ευγενή αέρια), και να ολοκληρώσουμε την ηλεκτρονιακή διαμόρφωση

25 Συντομέυσεις γραφής ηλεκτρονιακής διαμόρφωσης Η ηλεκτρονιακή δοµή ενός ατόµου, θα πρέπει να θεωρείται ότι περιλαµβάνει ένα εσωτερικό πυρήνα ο οποίος αποτελείται από τα συµπληρωµένα µε ηλεκτρόνια τροχιακά, ο οποίος περιβάλλεται από τα ηλεκτρόνια σθένους, τα ηλεκτρόνια του εξώτατου φλοιού. Στην περίπτωση του λιθίου, ο πυρήνας απαρτίζεται από έναν εσωτερικό κλειστό φλοιό, ο οποίος μοιάζει με το άτομο του ηλίου, τον πυρήνα 1s 2, ο οποίος συμβολίζεται ως [He]. Ο πυρήνας, περιβάλλεται από ένα εξωτερικό φλοιό, ο οποίος περιέχει ο οποίος περιέχει έναν εξώτατο φλοιό ο οποίος περιέχει ένα υψηλότερης ενέργειας ηλεκτρόνιο 2s. Ηλεκτρονιακή διαμόρφωση λιθίου : [He]2s 1

26 Συντομεύσεις.. Βήμα 1: Βρείτε το πλησιέστερο προς το άτομο (ή ιόν) ευγενές αέριο ΧΩΡΙΣ ΝΑ ΞΕΠΕΡΑΣΕΤΕ τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο άτομο (ή στο ιόν). Γράψτε το ευγενές αέριο σε αγκύλες [ ]. Βήμα 2: Βρείτε τη συνέχεια που βρίσκεται στο επόμενο ενεργειακό επίπεδο. Βήμα 3: Συνεχίστε την διαμόρφωση μέχρι να τελειώσουν όλα τα ηλεκτρόνια.

27 Συντομεύσεις.. Χλώριο, Cl Διαμόρφωση 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Τα πρώτα 10 ηλεκτρόνια μπορούν να «συμπτυχθούν» στο ευγενές αέριο Νέον, [Ne] αντί 1s 2 2s 2 2p 6 Η επόμενη ενεργειακή στάθμη μετά το Νέον είναι η 3 Αρχίζουμε λοιπόν από την στάθμη 3 (όλες οι στάθμες αρχίζουν με s τροχιακά) και ολοκληρώνουμε την διαμόρφωση, προσθέτοντας 7 ακόμα ηλεκτρόνια ώστε ο συνολικός τους αριθμός να είναι 17 [Ne] 3s 2 3p 5

28 Διαγράμματα τροχιακών Γραφική αναπαράσταση της ηλεκτρονιακής διαμόρφωσης Τα ηλεκτρόνια παρίστανται με βελάκια Δείχνουν τόσο την ιδιοστροφορμή όσο και την υποστάθμη εντός της ενεργειακής στάθμης που καταλαμβάνει το ηλεκτρόνιο Οι κανόνες που ισχύουν είναι οι ίδιοι (Αρχή ανοικοδόμησης, εξαιρέσεις d 4 και d 9, δύο ηλεκτρόνια σε κάθε τροχιακό κ.τ.λ, κ.τ.λ. )

29 Διαγράμματα τροχιακών Ένας ακόμα κανόνας: ο κανόνας του Hund Σε τροχιακά ΤΗΣ ΑΥΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ-εκφυλισμένα, (p, d, f), βάζετε από ένα ηλεκτρόνιο πριν φτιάξετε ζεύγη Τα μονήρη ηλεκτρόνια πρέπει να έχουν την ίδια διεύθυνση ιδιοστροφορμής (spin ) Ο κανόνας του... Monopoly Στη Monopoly, τα σπίτια χτίζονται συμμετρικά. Δεν μπορείτε να βάλετε 2 σπίτια σε μια περιουσία μέχρις ότου κάθε ιδιοκτησία έχει τουλάχιστον 1 σπίτι.

30

31

32 Τα στοιχεία της 3ης περιόδου συμπληρώνουν τα 3s, 3p τροχιακά τα οποία συμπληρώνονται μέχρι την δομή του Ar, [Ne]3s 2 3p 6 Στην συνέχεια, αντί να καταληφθούν τα 3d τροχιακά η 4η περίοδος αρχίζει από την συμπλήρωση των 4s (ελαφρώς χαμηλότερη ενέργεια από τα 3d). [Ar]4s 1 (K), [Ar]4s 2 (Ca) Στην συνέχεια συμπληρώνονται τα 3d Τα επόμενα 10 ηλεκτρόνια (Sc, Z=21 Z=30 Zn) στα 3d τροχιακά Μετά το Sc [Ar]3d 1 4s 2 Και το γειτονικό του Ti [Ar]3d 2 4s 2

33 Τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν τα 4pτροχιακά όταν γεμίσουν τα 3d. Ge: [Ar]3d 10 4s 2 4p 2 Ακολουθεί η συμπλήρωση των 5s και κατόπιν των 4d Η ενέργεια των 4d είναι μικρότερη των 5s μετά την συμπλήρωση των δύο 5s Ανάλογα και στην περίοδο 6 όπου όμως εμφανίζεται και η ομάδα των τροχιακών f Ce: [Xe]4f 1 5d 1 6s 2 Yb: [Xe]4f 14 6s 2 Ακολουθούν τα 5d. Αφού καταληφθούν τα 5d τα 6p : Tl: [Xe]4f 14 5d 10 6s 2 6p 1

34 Στην ηλεκτρονιακή διαμόρφωση γράφουμε πρώτα τα «εσωτερικά» ηλεκτρόνια και κατόπιν τα εξωτερικά ή ηλεκτρόνια σθένους Άτομο Πυρήνας Ηλ.Σθένους Διαμόρφωση Fe Ar 3d 6 4s 2 [Ar] 3d 6 4s 2 Sn Kr 4d 10 5s 2 5p 2 [Kr] 4d 10 5s 2 5p 2 Hg Xe 4f 14 5d 10 6s 2 [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 Pu Rn 5f 6 7s 2 [Rn] 5f 6 7s 2

35 Σειρά συμπλήρωσης υποφλοιών με ηλεκτρόνια: Μνημονικός κανόνας Ι 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 14 5s 2 5p 6 5d 10 5f 14 6s 2 6p 6 6d 10 7s 2 7p 6 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6

36 Δομή φλοιών και υποφλοιών Ενεργειακές στάθμες σύμφωνα με τον κανόνα (n + l) Μνημονικός κανόνας ΙΙ Αρχή ανοικοδόμησης (aufbau)

37 Ηλεκτρονιακή διαμόρφωση: Μνημονικός κανόνας ΙΙΙ

38 Η ηλεκτρονιακή διαμόρφωση των ιόντων Για την πρόβλεψη της διαμόρφωσης των ιόντων: Αφαιρούμε τα εξωτερικά ηλεκτρόνια : np, ns, (n-1)d Για τα ανιόντα προστίθενται ηλεκτρόνια στην εξωτερική στάθμη μέχρι να συμπληρωθεί δομή ευγενούς αερίου

39 Προσοχή στα ιόντα! Τα ιόντα προκύπτουν από την απώλεια (κατιόντα, θετικά ιόντα) ή από την πρόσληψη (ανιόντα, αρνητικά ιόντα ) ηλεκτρονίων Τα ηλεκτρόνια τα οποία χάνονται ή που προσλαμβάνονται προέρχονται από την υψηλότερη ενεργειακή στάθμη (όχι από το τροχιακό με την υψηλότερη ενέργεια! )

40 Η ηλεκτρονιακή διαμόρφωση της θεμελιώδους καταστάσεως ενός ατόμου, είναι δυνατόν να προβλεφθεί με τη βοήθεια της αρχής της ανοικοδομήσεως, την αρχή αποκλεισμού του Pauli και τον κανόνα του Hund.

41 Μαγνητικές ιδιότητες υλικών με βάση τις αντίστοιχες των στοιχείων από τα οποία αποτελούνται Τα υλικά ανάλογα με τη μαγνητική τους συμπεριφορά διακρίνονται σε: 1. Διαμαγνητικά που δεν διαθέτουν μαγνητικά άτομα, δηλαδή άτομα με μονήρη ηλεκτρόνια, π.χ. NaCl. Οι ουσίες αυτές απωθούνται ελαφρά από τους μαγνήτες. 2. Παραμαγνητικά που διαθέτουν μαγνητικά άτομα (έχουν μονήρη ηλεκτρόνια), π.χ. είναι το αέριο Ο 2 και ο CuSO 4. Ωστόσο, απουσία εξωτερικού μαγνητικού πεδίου δεν παρουσιάζουν μαγνήτιση, επειδή στο σύνολο τους τα άτομα δεν εμφανίζουν μαγνητική ροπή. Παρουσία όμως εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, τα μαγνητικά δίπολα προσανατολίζονται μερικώς, μα αποτέλεσμα οι ουσίες να έλκονται από τους μαγνήτες. 3. Σιδηρομαγνητικά. Διαθέτουν άτομα με ασύζευκτα ηλεκτρόνια. Ωστόσο, διαφοροποιούνται από τα παραμαγνητικά επειδή εμφανίζουν έντονη μαγνήτιση, λόγω αυθόρμητου προσανατολισμού των μαγνητικών τους δίπολων (απουσία εξωτερικού πεδίου). Τη συμπεριφορά αυτή έχουν ο Fe, Co και Ni τα οποία έλκονται ισχυρά από τους μαγνήτες.

42

43 Σχηματική παράσταση μαγνητοζυγού για τη μέτρηση της μαγνητικής επιδεκτικότητας ουσιών. α. Χωρίς την επίδραση μαγνητικού πεδίου, β. Η διαμαγνητική ουσία απωθείται ελαφρώς από το μαγνήτη. γ. Η παραμαγνητική ουσία έλκεται από το μαγνήτη. Η μαγνητική επιδεκτικότητα αποτελεί μέτρο της μαγνητικής συμπεριφοράς των διαφόρων ουσιών και εκφράζεται ως το μέτρο της δύναμης που εξασκείται από το μαγνητικό πεδίο στη μονάδα μάζας της ουσίας.

44 Μαγνητική επιδεκτικότητα και μονήρη ηλεκτρόνια Η μαγνητική επιδεκτικότητα και συνεπώς, η μαγνητική του ροπή οφείλονται σε κινούμενα φορτία. Ακριβώς όπως κατά τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος από ένα κυκλικό σύρμα. Σε ένα άτομο, το κινούμενο φορτίο είναι το ηλεκτρόνιο Η μετρούμενη μαγνητική ροπή συνδέεται με τον αριθμό των ασύζευκτων ηλεκτρονίων (n) στα άτομα. Η τιμή αυτή είναι γνωστή ως μαγνητική ροπή της ιδιοστροφορμής, και οι μονάδες της είναι οι Μαγνητόνες του Bohr (B.M.). Μαγνητική ροπή λόγω ιδιοστροφορμής s n( n 2) Η μαγνητική ροπή οφείλεται στην ιδιοστροφορμή ηλεκτρονίου με ιδιοπεριστροφή ή Ηλεκτρόνιο, κινούμενο στην τροχιά του δημιουργεί πρόσθετο μαγνητικό πεδίο το οποίο οδηγεί στη δημιουργία τροχιακής μαγνητικής ροπής