а) магнитные моменты атомов

аа) магнитные моменты атомов
Магнетон Бора
(элементарный магнит)
eh
 24
МB 
 9.27 10 А  м
2me
е – заряд электрона
2 me – масса электрона
h – постоянная Планка
Квантование по величине:
m    (  1)  M B
mS  S  M B
- орбитальный магнитный момент электрона
- спиновый магнитный момент электрона
Квантовые числа электрона:
 - орбитальное; S - спиновое
Максимальное число электронов
2 (2l+1)
Квантование по направлению
орбитали
Орбитали
μА – магнитный момент атома
μА =0 Диамагнетики
μА ≠0 Парамагнетики
Ферромагнетики
æC,10 ,ед.СИ
5
70
>1 ед.СИ
30
10 ~
2
1
0
-1
-2
↑↓
3d
↑↓
3p
↑↓ ↑↓ ↑↓
6
3s
↑↓
2
2p
↑↓ ↑↓ ↑↓
6
2s
↑↓
2
1s
↑↓
2
2
↑
↑
↑
↑
~
10
Направления mS атома 26Fe
1
2
Ферромагнетики
3
4
50
Парамагнетики
4s
~
K Sc V Mn Co Cu Ga As Br
Са Ti Сr Fe Ni Zn Ge Se Kr
Диамагнетики
б
Классификация минералов по механизму
намагничивания (по æ)
Группа
минералов
Механизм
намагничивания
Диамагнетики
(μА=0)
Парамагнетики (μА>0)
Ферромагнетики
(μА>>0)
Индукционный
Магнитная
восприимчивост
ь æ
(-0,5…-10)*10-5
Ориентационный
(0,5-300)*10-5
Ориентационный
+ обменное
взаимодействие
Обменное взаимодействие ►
>>10-4
Минералы
Кварц, ортоклаз, галенит, барит,
сфалерит, апатит, циркон, ковелин,
касситерит, флюорит
Минералы, не относящиеся к
диамагнетикам и ферромагнетикам
Магнетит, титаномагнетит,
гематит, маггемит, пирротин
Признаки и параметры минералов-ферромагнетиков
в
JS – спонтанная намагниченность
θ – температура Кюри
Доменная структура
Домен
2.
↑
↓
↑
↓
↑
↓
d~0.01-0.05
Js(T)/Js( Т=0)
1
Fe
0.8
0.6
Ni
ферромагнетик
Спонтанная намагниченность
1.
0.4
0.2
парамагнетик
Обменное взаимодействие ►Спонтанная намагниченность
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
Т/q
При отсутствии внешнего магнитного поля
ферромагнетик в общем случае не намагничен
578
3.
Гистерезис кривой намагничивания
а
б
Js
3
Jrs
2
Параметры
ферромагнетика
H
Поворот векторов JS
H
Смещение границ доменов:
необратимое H
обратимое
Н
HS
0
S
Земное
магнитное поле
оси кристалла
1
Hcs
H=0
JS – намагниченность
насыщения
Jrs – изотермическая
остаточная
намагниченность
Hcs – коэрцитивная
сила
3_8
Минералы - ферромагнетики
Формула
, ед. СИ
JS, 103А/м
НСS, 103А/м
, °С
Fe3O4
8,8-25
490
0,8-12
578
xFe3O4 (1-x)TiFe203
10-5 -1
80-430
Маггемит
Fе2О3
3,8-25
440
0,8-10
675
Гематит
Fe2O3
(1,3-13)10-3
1,5-2,5
550-640
675
Пирротин
Fe1-xS
0,13-1,3
17-70
1,2-8,8
300—325
Минерал
Магнетит
Титаномагнетит
(-100) 578
Наиболее распространенный и сильный ферромагнетик
Редкие ферромагнетики
Якобсит
MnFe2O4
Треволит
NiFe2O4
Магнезиоферрит MgFe2O4
θ oC
300
581
310
Слабые ферромагнетики
Гетит
FeOOH
Гидрогематит άFe2O3.H2O
Сидерит
FeCO3
Вопрос 3.1
?
Измеряли намагниченность сульфидной
руды при
нагревании. При температуре 300 оС намагниченность
резко уменьшилась.
Какой ферромагнетик присутствует в руде?
1. Спонтанная намагниченность
2. Доменная структура
3. Гистерезис кривой намагничивания
(необратимые явления)
Ангаро-Илимский район
1. Температура Кюри
2. Намагниченность насыщения
(спонтанная намагниченность)
3. Коэрцитивная сила
DT, нТл
-250
1.
2.
3.
4.
5.
Магнетит
Титаномагнетит
Маггемит
Гематит
Пирротин
-500
-750
1 магнитные
2 3 4 аномалии
5 6
Отрицательные
над магнетитовыми рудами