Что такое парамагнитные свойства?

В задачке такое встретилось, поискал в интернете все равно нечего не понял.

Ну есть ответ сложный, и есть ответ простой
Простой ответ:
Вещества, которые втягиваются в магнитное поле “парамагнитные”, которые выталкиваются “диамагнитные”.
У которых есть неспаренные электроны, они втягиваются т.е. парамагнитные, у которых электроны спаренные, они диамагнитные и выталкиваются.
Примеры:
Диамагнитные \ce{H2O, CH4, H2SO4, NaCl}
Парамагнитные \ce{NO2, NO, O2, K3[Fe(CN)6] }

Ответ посложнее:
Магнитное поле влияет на энергию тела, парамагнитные вещества понижают энергию, диамагнитные вещества повышают свою энергию.
С точки зрения термодинамики в работу внешних сил можно засунуть намагниченость M и магнитное поле H

dU=\left( \frac{\partial U}{\partial S}\right)_{V,n,M} dS + \left( \frac{\partial U}{\partial V}\right)_{S,n,M} dV + \sum \left( \frac{\partial U}{\partial n_i}\right)_{V,S,M} dn_i + \left( \frac{\partial U}{\partial M}\right)_{V,n,S} dM = \\ =TdS-pdV+\sum \mu_idn + VHdM

При малых полях, намагниченность тел можно считать линейно зависимой от внешнего поля
M=\chi_mH где \chi_m магнитная восприимчивость. Для диэлектриков она отрицательна (они делают поле в обратную сторону от внешнего), для парамагнетиков положительная (они делают поле в ту же сторону).

Почему так? Ну давай возьмем атом, и посмотрим что с ним в магнитном поле происходит, если у тебя однородное магнитное поле H по оси z
То гамильтониан атома в этом поле

\hat H= \hat H_0 - \frac{e}{2mc}H\sum_a[r_a \hat p_a] - \frac{e \hbar}{mc}H \hat S + \frac{e^2}{8mc^2}\sum_a[Hr_a^2 ]

\hat H_0 — гамильтониан атома вне поля
[r_a \hat p_a] — момент импульса электрона под номером a обозначается он \hbar \hat L
\hat S — суммарный спин всех электронов
\frac{e \hbar}{2mc} — это магнетон Бора \mu_B

Поэтому

\hat H= \hat H_0 + \mu_B\left(\hat L +2\hat S \right)H+ \frac{e^2}{8mc^2}\sum_a[Hr_a^2 ]

Как видно, в магнитном поле, если у атома есть электроны неспаренные, то он может свои вектора спина и момента импульса повернуть таким образом, чтобы энергия системы уменьшилась. А вот если атом имеет все электроны спаренными то у него S=L=0, и последнее слагаемое как не крути, а оно положительное будет и энергия будет выше. В целом видно, что диамагнитный эффект есть у всех атомов и он на порядки слабее чем парамгнитный. Поэтому диамагнитные вещества крайне слабо выталкиваются, а парамагнитные заметно притягиваются.
Магнитный момент получается будет у диамагнитного атома всегда направлены против поля.
С этим связан эффект Земана
Я мог натупить со знаками, т.к. у электрона отрицательный заряд, и я вечно забываю об этом

11 симпатий

Илья повышает уровень контента на аске до космического уровня

8 симпатий