为什么说电子交换作用对原子磁矩的影响很重要?

作者&投稿:东野琦 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
直接交换作用怎么导致铁磁的自发磁化~

产生铁磁性的条件
铁磁质的自发磁化: 铁磁现象虽然发现很早,然而这些现象的本质原因和规律,还是在上世纪初才开始认识的。
家外斯系统地提出了铁磁性假说,其主要内容有:铁磁物质内部存在很强的“分子场”,在“分子场”的作用下,原子磁矩趋于同向平行排列,即自发磁化至饱和,称为自发磁化;铁磁体自发磁化分成若干个小区域(这种自发磁化至饱和的小区域称为磁畴),由于各个区域(磁畴)的磁化方向各不相同,其磁性彼此相互抵消,所以大块铁磁体对外不显示磁性。 外斯的假说取得了很大成功,实验证明了它的正确性,并在此基础上发展了现代的铁磁性理论。在分子场假说的基础上,发展了自发磁化(spontaneous magnetization)理论,解释了铁磁性的本质;在磁畴假说的基础上发展了技术磁化理论,解释了铁磁体在磁场中的行为。 铁磁性
铁磁性材料的磁性是自发产生的。所谓磁化过程(又称感磁或充磁)只不过是把物质本身的磁性显示出来,而不是由外界向物质提供磁性的过程。实验证明,铁磁质自发磁化的根源是原子(正离子)磁矩,而且在原子磁矩中起主要作用的是电子自旋磁矩。与原子顺磁性一样,在原子的电子壳层中存在没有被电子填满的状态是产生铁磁性的必要条件。例如铁的3d状态有四个空位,钴的3d状态有三个空位,镍的3d 态有二个空位。如果使充填的电子自旋磁矩按同向排列起来,将会得到较大磁矩,理论上铁有4μB,钴有3μB,镍有2μB。 可是对另一些过渡族元素,如锰在3d态上有五个空位,若同向排列,则它们自旋磁矩的应是5μB,但它并不是铁磁性元素。因此,在原子中存在没有被电子填满的状态(d或f态)是产生铁磁性的必要条件,但不是充分条件。故产生铁磁性不仅仅在于元素的原子磁矩是否高,而且还要考虑形成晶体时,原子之间相互键合的作用是否对形成铁磁性有利。这是形成铁磁性的第二个条件。 根据键合理论可知,原子相互接近形成分子时,电子云要相互重叠,电子要相互交换。对于过渡族金属,原子的3d的状态与s态能量相差不大,因此它们的电子云也将重叠,引起s、d状态电子的再分配。这种交换便产生一种交换能Eex(与交换积分有关),此交换能有可能使相邻原子内d层末抵消的自旋磁矩同向排列起来。量子力学计算表明,当磁性物质内部相邻原子的电子交换积分为正时(A>0),相邻原子磁矩将同向平行排列,从而实现自发磁化。这就是铁磁性产生的原因。这种相邻原子的电子交换效应,其本质仍是静电力迫使电子自旋磁矩平行排列,作用的效果好像强磁场一样。外斯分子场就是这样得名的。理论计算证明,交换积分A不仅与电子运动状态的波函数有关,而且强烈地依赖子原子核之间的距离Rab (点阵常数),如图5-13所示。由图可见,只有当原子核之间的距离Rab与参加交换作用的电子距核的距离(电子壳层半径)r之比大于3,交换积分才有可能为正。铁、钴、镍以及某些稀土元素满足自发磁化的条件。铬、锰的A是负值,不是铁磁性金属,但通过合金化作用,改变其点阵常数,使得Rab /r之比大于3,便可得到铁磁性合金。 综上所述,铁磁性产生的条件:①原子内部要有末填满的电子壳层;②及Rab/r之比大于3使交换积分A为正。前者指的是原子本征磁矩不为零;后者指的是要有一定的晶体结构。 根据自发磁化的过程和理论,可以解释许多铁磁特性。例如温度对铁磁性的影响。当温度升高时,原子间距加大,降低了交换作用,同时热运动不断破坏原子磁矩的规则取向,故自发磁化强度Ms下降。直到温度高于居里点,以致完全破坏了原子磁矩的规则取向,自发磁矩就不存在了,材料由铁磁性变为顺磁性。同样,可以解释磁晶各向异性、磁致伸缩等。

为什么自然界中有的物体有磁性,有的没有?

因为在原子磁矩中起主要作用的是电子自旋磁矩。  

与原子顺磁性一样,在原子的电子壳层中存在没有被电子填满的状态是产生铁磁性的必要条件。  例如铁的3d状态有四个空位,钴的3d状态有三个空位,镍的3d 态有二个空位。如果使充填的电子自旋磁矩按同向排列起来,将会得到较大磁矩,理论上铁有4μB,钴有3μB,镍有2μB。   可是对另一些过渡族元素,如锰在3d态上有五个空位,若同向排列,则它们自旋磁矩的应是5μB,但它并不是铁磁性元素。  因此,在原子中存在没有被电子填满的状态(d或f态)是产生铁磁性的必要条件,但不是充分条件。  故产生铁磁性不仅仅在于元素的原子磁矩是否高,而且还要考虑形成晶体时,原子之间相互键合的作用是否对形成铁磁性有利。这是形成铁磁性的第二个条件。 根据键合理论可知,原子相互接近形成分子时,电子云要相互重叠,电子要相互交换。




什么是自旋交换理论
交换作用是电子间的一种量子力学效应,这种作用从性质上说,是一种静电相互作用,它使得自旋平行的一对电子和自旋反平行的一对电子具有不同的能量.在固体中,磁性电子往往从属于相应的磁性离子.因此通常也有两个磁性离子之间或两个磁矩之间的交换作用这样的说法.交换作用的原理,可用两个绕核运动的电子...

电子数据交换的工作过程是怎样的?电子数据交换主要应用在哪些领域_百 ...
电子数据交换的工作过程:买方标明要购买货物的名称、规格、数量、价格、时间等,这些数据被输人采购应用系统,该系统的翻译软件制作出相应的EDI电子订单,这份电子订单被传递到卖方。卖方的计算机接到订单后,EDI软件把订单翻译成卖方的格式,同时自动生成一份表明订单已经收到的功能性回执。这份回执被电子...

电子数据交换的名词解释_优点_标准体系
EDI技术是电子信箱技术的自然发展,电子信箱的应用和发展大大提高了人们的办公效率,将它应用于商业事务的愿望促进了EDI技术的发展。EDI和电子信箱之间既有联系又有区别。从通信的角度来说,EDI和电子信箱是相似的,但是它们也有比较明显的区别。例如电子信箱是通过交换网络将人与人联系起来,使人和人之间...

什么是电子数据交换?
电子数据交换(Electronic data interchange,缩写EDI)是指按照同一规定的一套通用标准格式,将标准的经济信息通过通信网络传输在贸易伙伴的电子计算机系统之间进行数据交换和自动处理。电子数据交换的优点是由甲电脑提交的"乙文件"内的数据,可以由丙电脑接收,其相关数据可以在"丁文件"中出现,避免了由人手...

电子数据交换是什么意思?
EDI是Electronic data interchange的简称,是指电子数据交换。按照同一规定的一套通用标准格式,将标准的经济信息,通过通信网络传输,在贸易伙伴的电子计算机系统之间进行数据交换和自动处理。一个EDI信息包括了一个多数据元素的字符串,每个元素代表了一个单一的事实,相互间由分隔符隔开。整个字符串被称为...

什么是电子数据交换?
---EDI是英文Electronic Data Interchange 的缩写,中文译为电子数据交换。EDI是将贸易,生产,运输,保险,金融和海关等事物文件。通 过电子邮箱按各有关部门或公司企业之间的标准 格式进行数据交换,并按国际统一的语法规则对 报文进行处理,是一种利用计算机进行事物处理 的新业务。二电子数据交换的优点 ...

平行自旋的电子产生交换能...
-E'显然是负值,你猜测的“交换能是一种负能”从本质上来说是正确的,但仅用这一点来解释电子的稳定性还是不够的。以碳原子的最外层的两个电子如何填充2p的三个轨道为例来具体说说反对称波函数以及两电子电斥力势能E、交换能E'的作用。反对称波函数排除了以下可能:三个轨道(2px、2py、2pz)中...

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电子数据交换( Electronic Data Interchange, EDI)是指什么?
EDI,全称 Electronic Data Interchange,中文名为电子数据交换。是指一种为商业或行政事务处理,按照一个公认的标准,形成结构化的事务处理或消息报文格式,从计算机到计算机的电子传输方法,也是计算机可识别的商业语言。简单地说,EDI 就是按照商定的协议,将商业文件标准化和格式化,并通过计算机网络,在...

交换作用正文
这些交换作用对于理解多电子原子和分子的光谱、分子化学键、固态物质的电子特性及序磁性等现象具有重要作用,尽管它们是基于全同粒子的不可分辨性而产生的。对于非全同粒子系统,尽管它们的相互作用可能通过交换各种介子或虚粒子来描述,但这种交换作用概念在解释这些系统的特性时同样不可或缺。

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