МАГНЕТОХИМИЯ раздел физ. химии, изучающий зависимость между магн. свойствами вещества и его хим. строением, а также влияние магн. поля на реакционная способность хим. соединений. Магн. свойства большинства веществ характеризуются магн. восприимчивостью, которая для диа- и парамагнетиков равна отношению спонтанной намагниченности к напряженности внеш. поля и для сильномагнитных веществ зависит от напряженности поля. Первыми объектами М. были диамагнитные орг. вещества. Как показал П. Паскаль, для этих соед. значения молярной магн. восприимчивости cм, усредненные по всем направлениям и отнесенные к одной молекуле, подчиняются принципу аддитивности по атомам и хим. связям, напр. cм = nAcA + λ, где nА — число атомов с восприимчивостью cА, λ — поправка, зависящая от природы связей между атомами. Аддитивный подход был разработан также для неорг. диамагнитных ионных кристаллов. В настоящее время развивается аддитивная схема и для анизотропии магн. восприимчивости, которая обладает по сравнению с усредненным значением гораздо большей чувствительностью к взаимной ориентации функц. групп, внутри- и межмол. взаимодействиям. Сравнение эксперим. значений магн. восприимчивости (или зависящих от нее свойств) с аддитивно вычисленными значениями используют для установления хим. строения молекул, изучения взаимного влияния атомов или ионов, исследования сольватации и комплексообразования, в конформац. анализе. Так, выявление аномально больших значений магн. восприимчивости, характерных только для ароматич. соед., является широко применяемым критерием ароматичности. Для парамагнитных веществ обычно сопоставляют эффективный (экспериментальный) магн. момент щфф, равный (cпара.Т)1/2 (T — абс. температура), с теоретич. значением, зависящим в общем случае от g-фактора и квантовых чисел молекулы, или анализируют не зависящий от температуры парамагнетизм. Совр. М. парамагнитных частиц основывается на трудах Х. Бете (1929) и Дж. Ван Флека (1933), приведших к созданию кристаллического поля теории и поля лигандов теории. Согласно этим представлениям, парамагнетизм молекул, напр. координационных соед., определяется числом неспаренных электронов, симметрией и силой кристаллич. поля (поля лигандов). По величине mэфф и его температурной зависимости можно судить о степени окисления металла, природе внутрикомплексных и межионных взаимод., пространств. структуре и симметрии координац. сферы. Так, магн. моменты ионов РЗЭ практически не зависят от окружения, поскольку поле лигандов слабо влияет на магн. момент, определяемый внутр. 4f-электронами. Иная картина наблюдается для ряда 3d-ионов переходных металлов, для которых mэфф редко достигает суммы спинового и орбитального магн. моментов вследствие того, что орбитальный магн. момент иона полностью или частично подавляется кристаллич. полем. В некоторых ионах, напр. CrO42−, при отсутствии неспаренных электронов преобладает парамагнетизм, который не зависит от температуры. Он обусловлен тем, что волновая функция основного состояния иона в магн. поле включает слагаемые, отвечающие более высоким по энергии и обладающим магн. моментом возбужденным состояниям этого иона в отсутствие поля. В молекулах, содержащих более одного парамагнитного иона (типа кластеров), отклонения mэфф от значений, ожидаемых для многоядерных соед., и вид температурной зависимости mэфф указывают, как правило, на проявление обменных взаимод. ферро- или антиферромагнитного типа между парамагнитными ионами. Из-за этого, напр., димер Cu2(OCOCH3)4.2H2O при низких температурах диамагнитен, а выше комнатной парамагнитен. Возможны и косвенные межмол. обменные взаимодействия. Так, mэфф Os(IV) в кристаллич. K2OsCl6 равен 1,44 магнетона Бора, а в растворе из-за уменьшения антиферромагнитного обменного взаимод. между ионами Os(IV) mэфф возрастает до 1,94 магнетона Бора. Магн. свойства комплексов часто определяются симметрией координац. сферы; так, квадратные комплексы Ni(II) диамагнитны, а тетраэдрические парамагнитны. Благодаря тому что парамагнитная восприимчивость значительно превосходит диамагнитную, методы М. используются также для обнаружения следов ферромагнитных примесей, недоступных для определения др. методами. В рамках магнетохим. подхода некоторые хим. и биохим. процессы объясняются изменением числа неспаренных электронов. Перспективными направлениями М. являются исследования непосредств. влияния магн. поля на смещение хим. равновесия, кинетику и механизм хим. реакций, в т. ч. гетерогенных (см. ионы в газах, магнитно-спиновые эффекты). К М. примыкают исследования магн. резонанса (ЯМР, ЭПР и др.), направленные на выявления связи между магн. свойствами и хим. строением молекул.
Лит.: Калинников В. Т., Ракитин Ю. А., Введение в магнетохимию, М., 1980; Зеленцов В. В., Богданов А. П., Магнетохимия координационных соединений, М., 1982 (ротапринт); Карлин Р., Магнетохимия., пер. с англ., М., 1989; Вульфсон С. Г., "Успехи химии", т. 47, 1988, № 10, с. 1622–42.
Некоторые файлы и информация, находящиеся на данном сайте, были найдены в сети ИНТЕРНЕТ, как свободно распространяемые, присланы пользователями сайта или найдены в альтернативных источниках, также использованы собственные материалы. Автор сайта не претендует на авторство ВСЕХ материалов. Если Вы являетесь правообладателем той или иной продукции или информации, и условия, на которых она представлена на данном ресурсе, не соответствуют действительности, просьба немедленно сообщить с целью устранения правонарушения.
Категории раздела
Вход
Поиск
Друзья сайта
Наш опрос
Статистика
