Redaktsioon: 22. aprill 2019, kell 20:08 redigeeri PikseBot (arutelu \| kaastöö) Robotid 66 515 muudatust P Robot: parandatud kuupäeva vormindust viidetes ← Vanem muudatus		Redaktsioon: 23. aprill 2019, kell 04:57 redigeeri eemalda Kuriuss (arutelu \| kaastöö) Usaldatud kasutajad 185 556 muudatust PResümee puudub Märgis: Visuaalmuudatus Uuem muudatus →
14. rida: Paramagnetilises materjalis on üksikul [[aatom]]il või [[molekul]]il püsiv magnetiline [[dipool]], see säilib ka välise magnetvälja puudumisel. Püsivat momenti põhjustab paardumata elektroni spinn [[Aatomorbitaal\|aatom]]- või [[molekulaarorbitaal]]il. Ilma välise magnetvälja mõjuta paramagnetilises aines dipoolide vahel interaktsioonid puuduvad ja dipoolid on tänu soojusliikumisele korrapäratult orienteeritud. Tänu sellele materjalis magnetmoment puudub. Materjali asetamisel magnetvälja dipoolid orienteeruvad väljas nii, et magnetmoment on välise väljaga samasuunaline. Klassikalise tõlgenduse järgi orienteerumine toimub tänu [[Väändemoment\|väändemomendile]], mida põhjustab välja magnetmoment, mis proovib dipoole paigutada välja endaga paralleelselt. Tegelikult saab antud nähtust kirjeldada [[spinn]]i ja [[Impulssmoment\|impulssmomendi]] [[kvantmehaanika\|kvantmehaaniliste]] omadustega. Kui kahe naaberdipooli vahel on piisav energiavahetus siis nad interakteeruvad ning võivad iseeneslikult joonduda või risti pöörduda. Võivad tekkida [[Magnetism#Magnetilised domeenid\|magnetilised domeenid]], mis põhjustavad [[ferromagnetism]]i (püsimagnet) või [[antiferromagnetism]]i. Paramagnetilist käitumist võib näha ka ferromagnetilistel materjalidel [[Curie' punkt\|Curie punktist]]~~ist~~ ning antiferromagnetitel [[Néeli punkt]]ist kõrgematel temperatuuridel. Nendel temperatuuridel ületab vaba soojusenergia spinnidevahelise interaktsiooni energia. Üldiselt on paramagnetilised efektid üsna väikesed. Magnetiline vastuvõtlikkus on 10<sup>−3</sup> ja 10<sup>−5</sup> suurusjärkude vahel enamiku paramagnetite korral, kuid sünteetilistel paramagnetitel võib väärtus olla väga kõrge, näiteks 10<sup>−1</sup> [[ferrovedelik]]e korral. 50. rida: Ülevalpool toodud kirjeldus on üldistatud ning tegelikult kirjeldab rohkem laiendatud [[võrestruktuur]]i kui molekulaarset struktuuri. Molekulaarses struktuuris võivad samuti elektronid lokaliseeruda. Kuigi energeetilistel põhjustel ei saa molekulis olla osaliselt täidetud [[molekulaarorbitaal]]e (st paardumata elektrone), siiski looduses eksisteerivad mõned nn. täitmata orbitaalidega struktuuriüksused. Heaks näiteks on molekulaarne [[hapnik]]. Isegi külmutatud tahkises eksisteerivad siiski di-[[radikaal]]sed molekulid, mis põhjustavad paramagnetilist käitumist. Paardumata spinnid asuvad orbitaalidel, mis tulenevad hapniku p lainefunktsioonist, O<sub>2</sub> molekulis on kattumine piiratud naaberaatomi poolt. Võres on hapniku molekulide vaheline kaugus liiga suur delokaliseerumiseks ning seetõttu jäävad magnetmomendid paardumata. ==Curie' seadus== Magnetiseerituse astet paramagnetite korral kirjeldab lähedaselt [[Magneetikud#Curie' seadus\|Curie' seadus]]. Seadus väidab, et paramagnetiliste materjalide magnetiline vastuvõtlikkus <math>\chi</math> on pöördvõrdelises seoses temperatuuriga, st materjalid muutuvad madalamatel temperatuuridel magnetilisemaks. Matemaatiline võrrand: :<math> \boldsymbol{M} = \chi\boldsymbol{H} = \frac{C}{T}\boldsymbol{H}</math> 61. rida: : <math>H</math> on välise [[Magnetväli\|magnetvälja]] tugevus, ühik [[amper]]/[[meeter]] : <math>T</math> on [[absoluutne temperatuur]], ühik [[kelvin]] : <math>C</math> on uuritavale materjalile vastav [[Curie' konstant]] Curie' seadus kehtib tavaliselt kasutatavatel madala magnetiseerituse (μ<sub>B</sub>H ≲ k<sub>B</sub>T) tingimustel, kuid ei kehti tugeva välja/madala temperatuuri tingimustes, mille korral esineb küllastunud magnetiseeritus (μ<sub>B</sub>H ≳ k<sub>B</sub>T) ning kõik magnetilised [[dipool]]id on joondunud välise välja järgi. Kui kõik dipoolid on joondunud, siis välise välja tugevnemine ei tugevda summaarset magnetiseeritust, sest edasine joondumine ei ole võimalik. Paramagnetiliste [[ioon]]ide korral, mille [[nurkmoment]] on J ning [[Magnetism#Magnetmoment\|magnetmoment]]ide vahel interaktsioon puudub, on Curie' konstant seotud üksiku iooni magnetmomendiga: :<math>C=\frac{N_{A}}{3k_{B}}\mu_{\mathrm{eff}}^{2}\text{ kus }\mu_{\mathrm{eff}} = g_{J}\mu_{B}\sqrt{J(J+1)}</math>. 76. rida: : <math>g_{J}</math> on [[Landé g-faktor]] Kui kasutada klassikalist lähenemist, mille korral molekulaarseid magnetmomente käsitletakse diskreetsete suurustena μ, siis Curie' seadus avaldub samal kujul, ainult μ tuleb kirjutada μ<sub>eff</sub> asemele. Kui orbitaalse nurkmomendi panus magnetmomenti on väike, siis efektiivne magnetmoment avaldub (g<sub>e</sub> = 2,0023... ≈ 2): 86. rida: ==Paramagnetite näited== Paramagnetiliste materjalide all peetakse üldjuhul silmas neid, mis arvestatavas temperatuurivahemikus omavad [[Magneetikud#Curie' seadus\|Curie']] või [[Curie'-Weissi seadus\|Curie-Weissi seadusele]]~~ele~~ vastavat magnetilist vastuvõtlikkust. Iga aatomit, molekuli või [[ioon]]i, millel on paardumata elektron, võib nimetada paramagnetiks, kuid nendevahelisi interaktsioone peab põhjalikult uurima. {\|class="wikitable sortable" style="float:right; margin:20px" width="200px" \|+~~tüüpiliste~~Tüüpiliste d<sup>3</sup> ja d<sup>5</sup> siirdemetallide komplekside μ<sub>eff</sub>/μ<sub>B</sub> väärtused<ref>A. F. Orchard, ''Magnetochemistry'', (Oxford University Press: 2003).</ref> !Molekulvalem!!μ<sub>eff</sub>/μ<sub>B</sub> \|- 121. rida: ===Interaktsioonidega süsteemid=== [[Pilt:Para-ferro-anti.jpg\|pisi\|300px\|Idealiseeritud ~~Curie–Weissi~~Curie-Weissi käitumine; N.B. T<sub>C</sub>=θ, aga T<sub>N</sub> ei ole θ. Paramagnetiline faas on tähistatud pideva joonega. T<sub>N</sub> või T<sub>C</sub> juures käitumine tavaliselt erineb ideaalsest]] Nagu eespool mainitud, säilitavad paljud d- ja f-elemendid paardumata spinnid. Selliste elementide [[soolad]]ele on tihtipeale omane paramagnetiline käitumine, kuid piisavalt madalal temperatuuril võivad magnetmomendid korrastuda. Ülevalpool Curie' või Curie'-Neeli punkti võib nimetada selliseid materjale paramagnetiteks, eriti olukorras, kus vastavad temperatuurid on väga madalad või neid pole täpselt mõõdetud. Isegi raua kohta saab öelda, et ta muutub ülevalpool oma suhteliselt kõrget Curie'-punkti paramagnetiks. Sel juhul saab Curie' punkti vaadelda [[Faas (füüsikaline keemia)\|faas]]imuutusena ferromagneti ja paramagneti vahel. Sõna "paramagnet" viitab nüüd süsteemi lineaarsele sõltuvusele välisest väljast, mille temperatuurisõltuvust saab kirjeldada täiendatud [[Magneetikud#Curie' seadus\|Curie' seadusega]], mida tuntakse kui [[Curie'-Weissi seadus\|Curie-Weissi seadust]]t: :<math>\boldsymbol{M} = \frac{C}{T- \theta}\boldsymbol{H}</math> 129. rida: Selles täiendatud seaduses on termin θ, mis kirjeldab vahetusreaktsiooni, mis on tarvis ületada soojusliikumisel. θ märk oleneb sellest, kas domineerivad ferro- või antiferromagnetilised interaktsioonid, ja on väga harva 0. Curie'-Weissi seadusele vastav paramagnetiline kirjeldus ülevalpool T<sub>C</sub> ja T<sub>N</sub> on erinev ''paramagnet''-ist, sest see ei tähenda interaktsioonide puudumist vaid seda, et [[magnetstruktuur]] on välise välja puudumisel ja kõrgetel temperatuuridel suvalises paigutuses. Isegi θ väärtuse 0 juures ei ole tegu interaktsioonide puudumisega, vaid joonduvad ferromagneetikud ja antijoonduvad antiferromagneetikud tühistavad teineteist. Probleem on lisaks see, et interaktsioonid kristallvõres erinevad erinevates suundades ([[anisotroopia]]). Selle tulemusena on korrastunud seisundis [[magnetstruktuur]]id väga keerulised. Suvaline paigutus magnetstruktuuris kehtib ka paljude metallide puhul, nende korral on märgata paramagnetilist võrku laias temperatuurivahemikus. Kuigi neil puudub Curie' tüüpi seadusele vastav temperatuurisõltuvuse funktsioon on nende magnetiline vastuvõtlikkus temperatuurist sõltuv. Selline käitumine viitab vabale liikuvusele ning seda on parem kutsuda Pauli-paramagnetismiks, kuigi on ebatavaline näiteks [[alumiinium]]i paramagnetiks nimetada. Seda isegi juhul, kui interaktsioonid on piisavalt tugevad, et elemendil oleks hea [[elektrijuhtivus]]. ===Superparamagnetid=== Mõningatel materjalidel on indutseeritud magnetiline käitumine, mis vastab [[Magneetikud#Curie' seadus\|Curie' seadusele]], kuid Curie' konstantidel on erandlikult suured väärtused. Selliseid materjale tuntakse supermagnetitena. Neid iseloomustatakse kui tugevaid [[Ferromagnetism\|ferromagnet]]ilist või ferrimagnetilist tüüpi ühendeid, milles olevad piiratud suurusega domeenid käituvad üksteisest erinevalt. Sellise süsteemi omadused meenutavad paramagnetit, kuid mikroskoopilisel tasandil on süsteem korrapärane. Antud materjalidele on iseloomulik korrastumistemperatuur, millest ülevalpool käitumine muutub tavalise paramagneti omaks. Heaks näiteks on [[ferrovedelik]]ud, aga nähtust võib täheldada ka tahkistes. Viimaste korral on paramagnetilised tsentrid viidud hajutatuna hea liikuvusega ferromagnetilisse ühendisse, näiteks kui [[raud]] on asendatud ainesse TlCu<sub>2</sub>Se<sub>2</sub> või sulam FeAu. Sellised süsteemid sisaldavad ferromagnetilise ühendi klastreid, mille ferromagnetism lülitub madalal temperatuuril välja. Neid kutsutakse ka [[miktomagnet]]iteks. ==Vaata ka== 146. rida: {{viited}} ==Kirjandus== ~~==Kasutatud kirjandus==~~ * Charles Kittel, ''Introduction to Solid State Physics'' (Wiley: New York, 1996). * Neil W. Ashcroft and N. David Mermin, ''Solid State Physics'' (Harcourt: Orlando, 1976).

Paramagnetism: erinevus redaktsioonide vahel