化学里配合物的顺磁性反磁性具体和轨道结构的关系

2020-11-25 14:03:32 字数 5049 阅读 2467

1楼:只影微云

这和分子的轨道能级与电子组态有关,建议你弄本结构化学的书看看,比如周公度的《结构化学基础》或者李炳瑞的《结构化学(多**版)》等

简单的说,分子的电子以一定的顺序填入分子轨道,可写出分子的电子组态,称之为“分子轨道式”。

如果有不成对电子,则分子表现为顺磁性,

如o2,b2(硼)kk(1σg)2 (1σu)2 (1πu)1 (1πu)1,π反键轨道πu上均为单电子。

如果分子中风电子均已自旋反平行成对,则为反磁性分子,

如n2(氮气),c2(碳)kk(1σg)2 (1σu)2 (1πu)2 (1πu)2,π反键轨道πu上均为成对电子,没有单电子。

关于配合物的磁性问题

2楼:匿名用户

对,一般就是看中心原子或中心离子有没有单电子,有单电子就是顺磁性的,没有就是反磁性的。

怎么 通过键级 判断顺磁性、反磁性??很急!!

3楼:龙尘飘

你好,顺逆磁性是不能通过键级bai

判断的,因为他du们是不同理论的产zhi物。

我直接dao举一个详细例子来看,回o2分子和n2分子。n2分子中n原子采用sp杂化,分子中存在一个σ键和两套相互垂直的π键,σ键和π键中无单(奇数个)电子,未成键电子也不是奇数,逆磁性,键级为三。o2分子中o原子也是采用sp杂化,分子中有一个σ键和两套相互垂直的二中心三电子的大π键,大π键中存在奇数个电子,顺答磁性,键级为二。

键级算法是参与成键的电子中成键电子减去反键电子之后除以2,o分子中,参与成键的电子一共8个,其中σ键2个,两套大π键共6个,大π键中成键电子4个,反键电子2个,所以键级=(2+4-2)/2=2。

键级为整数,不能判断顺逆磁性,键级为奇数,是顺磁性。

希望对你有所帮助!

不懂请追问!

望采纳!

nio,tio, fe3o4的是顺磁性还是反磁性,为什么?

4楼:小熊猫

顺磁性早在1820年,丹麦科学家奥斯特就发现了电流的磁效应,第一次揭示了磁与电存在着联系,从而把电学和磁学联系起来。

为了解释永磁和磁化现象,安培提出了分子电流假说。安培认为,任何物质的分子中都存在着环形电流,称为分子电流,而分子电流相当一个基元磁体。当物质在宏观上不存在磁性时,这些分子电流做的取向是无规则的,它们对外界所产生的磁效应互相抵消,故使整个物体不显磁性。

在外磁场作用下,等效于基元磁体的各个分子电流将倾向于沿外磁场方向取向,而使物体显示磁性。

磁现象和电现象有本质的联系。物质的磁性和电子的运动结构有着密切的关系。乌伦贝克与哥德斯密特最先提出的电子自旋概念,是把电子看成一个带电的小球,他们认为,与地球绕太阳的运动相似,电子一方面绕原子核运转,相应有轨道角动量和轨道磁矩,另一方面又绕本身轴线自转,具有自旋角动量和相应的自旋磁矩。

施特恩-盖拉赫从银原子射线实验中所测得的磁矩正是这自旋磁矩。(现在人们认为把电子自旋看成是小球绕本身轴线的转动是不正确的。)

电子绕原子核作圆轨道运转和绕本身的自旋运动都会产生电磁以太的涡旋而形成磁性,人们常用磁矩来描述磁性。因此电子具有磁矩,电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成。在晶体中,电子的轨道磁矩受晶格的作用,其方向是变化的,不能形成一个联合磁矩,对外没有磁性作用。

因此,物质的磁性不是由电子的轨道磁矩引起,而是主要由自旋磁矩引起。每个电子自旋磁矩的近似值等于一个波尔磁子 。 是原子磁矩的单位,。

因为原子核比电子重2000倍左右,其运动速度仅为电子速度的几千分之一,故原子核的磁矩仅为电子的千分之几,可以忽略不计。

孤立原子的磁矩决定于原子的结构。原子中如果有未被填满的电子壳层,其电子的自旋磁矩未被抵消,原子就具有“永久磁矩”。例如,铁原子的原子序数为26,共有26个电子,在5个轨道中除了有一条轨道必须填入2个电子(自旋反平行)外,其余4个轨道均只有一个电子,且这些电子的自旋方向平行,由此总的电子自旋磁矩为4 。

二、 物质磁性的分类

1、 抗磁性

当磁化强度m为负时,固体表现为抗磁性。bi、cu、ag、au等金属具有这种性质。在外磁场中,这类磁化了的介质内部的磁感应强度小于真空中的磁感应强度m。

抗磁性物质的原子(离子)的磁矩应为零,即不存在永久磁矩。当抗磁性物质放入外磁场中,外磁场使电子轨道改变,感生一个与外磁场方向相反的磁矩,表现为抗磁性。所以抗磁性**于原子中电子轨道状态的变化。

抗磁性物质的抗磁性一般很微弱,磁化率h一般约为-10-5,为负值。

2、 顺磁性

顺磁性物质的主要特征是,不论外加磁场是否存在,原子内部存在永久磁矩。但在无外加磁场时,由于顺磁物质的原子做无规则的热振动,宏**来,没有磁性;在外加磁场作用下,每个原子磁矩比较规则地取向,物质显示极弱的磁性。磁化强度与外磁场方向一致,

为正,而且严格地与外磁场h成正比。

顺磁性物质的磁性除了与h有关外,还依赖于温度。其磁化率h与绝对温度t成反比。

式中,c称为居里常数,取决于顺磁物质的磁化强度和磁矩大小。

顺磁性物质的磁化率一般也很小,室温下h约为10-5。一般含有奇数个电子的原子或分子,电子未填满壳层的原子或离子,如过渡元素、稀土元素、钢系元素,还有铝铂等金属,都属于顺磁物质。

3、 铁磁性

对诸如fe、co、ni等物质,在室温下磁化率可达10-3数量级,称这类物质的磁性为铁磁性。

铁磁性物质即使在较弱的磁场内,也可得到极高的磁化强度,而且当外磁场移去后,仍可保留极强的磁性。其磁化率为正值,但当外场增大时,由于磁化强度迅速达到饱和,其h变小。

铁磁性物质具有很强的磁性,主要起因于它们具有很强的内部交换场。铁磁物质的交换能为正值,而且较大,使得相邻原子的磁矩平行取向(相应于稳定状态),在物质内部形成许多小区域——磁畴。每个磁畴大约有1015个原子。

这些原子的磁矩沿同一方向排列,假设晶体内部存在很强的称为“分子场”的内场, “分子场”足以使每个磁畴自动磁化达饱和状态。这种自生的磁化强度叫自发磁化强度。由于它的存在,铁磁物质能在弱磁场下强列地磁化。

因此自发磁化是铁磁物质的基本特征,也是铁磁物质和顺磁物质的区别所在。

铁磁体的铁磁性只在某一温度以下才表现出来,超过这一温度,由于物质内部热骚动破坏电子自旋磁矩的平行取向,因而自发磁化强度变为0,铁磁性消失。这一温度称为居里点 。在居里点以上,材料表现为强顺磁性,其磁化率与温度的关系服从居里——外斯定律,

式中c为居里常数。

4、 反铁磁性

反铁磁性是指由于电子自旋反向平行排列。在同一子晶格中有自发磁化强度,电子磁矩是同向排列的;在不同子晶格中,电子磁矩反向排列。两个子晶格中自发磁化强度大小相同,方向相反,整个晶体 。

反铁磁性物质大都是非金属化合物,如mno。

不论在什么温度下,都不能观察到反铁磁性物质的任何自发磁化现象,因此其宏观特性是顺磁性的,m与h处于同一方向,磁化率为正值。温度很高时, 极小;温度降低, 逐渐增大。在一定温度 时, 达最大值 。

称 为反铁磁性物质的居里点或尼尔点。对尼尔点存在的解释是:在极低温度下,由于相邻原子的自旋完全反向,其磁矩几乎完全抵消,故磁化率 几乎接近于0。

当温度上升时,使自旋反向的作用减弱,增加。当温度升至尼尔点以上时,热骚动的影响较大,此时反铁磁体与顺磁体有相同的磁化行为。

三、电子轨道磁矩与轨道角动量的关系

设轨道半径为r (圆轨道)、电子速率为v

则轨道电流i:

电子的轨道磁矩

对处于氢原子基态的电子,

电子的轨道角动量(圆轨道)

l = mvr

式中m 为电子质量

由于电子带负电,电子轨道磁矩与轨道角动量的关系是:

(此式虽由圆轨道得出,但与量子力学的结论相同)

在这里要特别强调指出的是:电子轨道磁矩与轨道角动量成正比。

四、电子自旋磁矩与自旋角动量的关系

实验证明:电子有自旋(内禀)运动,相应有自旋磁矩大小为

自旋磁矩和自旋角动量 s 的关系:

在这里又要特别强调指出的是:电子自旋磁矩又与自旋角动量成正比。磁矩与角动量成正比不是偶然的。

因为电子的角动量越大,它所带动的电磁以太涡旋的角动量也越大,磁矩当然也就越大了。这也就从另一个侧面印证了磁是以太的涡旋。

5楼:forever蝶姬

顺磁性1.顺磁性是在磁场作用下,物质中相邻原子或离子的热无序磁矩在一定程度上与磁场强度方向一致的定向排列的现象.

顺磁性物质(paramag***i**)的磁化率为正值,比反磁性大1~3个数量级,x约10-5~10-3,遵守curie定律或curie-weiss定律.物质中具有不成对电子的离子、原子或分子时,存在电子的自旋角动量和轨道角动量,也就存在自旋磁矩和轨道磁矩.在外磁场作用下,原来取向杂乱的磁矩将定向,从而表现出顺磁性.

顺磁性是一种弱磁性.顺磁(性)物质的主要特点是原子或分子中含有没有完全抵消的电子磁矩,因而具有原子或分子磁矩.但是原子(或分子)磁矩之间并无强的相互作用(一般为交换作用),因此原子磁矩在热骚动的影响下处于无规(混乱)排列状态,原子磁矩互相抵消而无合磁矩.

但是当受到外加磁场作用时,这些原来在热骚动下混乱排列的原子磁矩便同时受到磁场作用使其趋向磁场排列和热骚动作用使其趋向混乱排列,因此总的效果是在外加磁场方向有一定的磁矩分量.这样便使磁化率(磁化强度与磁场强度之比)成为正值,但数值也是很小,一般顺磁物质的磁化率约为十万分之一(10-5),并且随温度的降低而增大.

2.抗磁性是在受到外加磁场作用时,物质获得反抗外加磁场的磁化强度的现象.

抗磁性是一些物质的原子中电子磁矩互相抵消,合磁矩为零.但是当受到外加磁场作用时,电子轨道运动会发生变化,而且在与外加磁场的相反方向产生很小的合磁矩.这样表示物质磁性的磁化率便成为很小的负数(量).

磁化率是物质在外加磁场作用下的合磁矩(称为磁化强度)与磁场强度之比值,符号为κ.一般抗磁(性)物质的磁化率约为负百万分之一(-10-6).

常见的抗磁物质:水、金属铜、碳(c)和大多数有机物和生物组织.抗磁物质的一个重要特点是磁化率不随温度变化.

3.反磁性就是抗磁性.反磁性的磁化率为负值,x约10-5.

所有物质都具有反磁性.在外磁场作用下,电子的轨道运动产生附加转动(larmor进动),动量矩发生变化,产生与外磁场相反的感生磁矩,表现出反磁性.但在含有不成对电子的物质中被顺磁磁化率(比反磁性大1~3个数量级)掩盖.

4.判断:

一般而言,分子中无不成对电子时,物质呈抗磁性.电子自旋产生磁场,分子中有不成对电子时,各单电子平行自旋,磁场加强.这时物质呈顺磁性.