Magnetochimica: differenze tra le versioni

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== Proprietà magnetiche ==

Il [[diamagnetismo]] consiste in una opposizione al [[campo magnetico]] esterno ed è caratteristico delle specie chimiche che possiedono [[orbitale molecolare|orbitali]] completamente pieni, come ad esempio i [[gas nobili]], gli ioni che assumono la configurazione elettronica di un gas nobile o le molecole a "guscio chiuso". La suscettività magnetica di questi materiali assume valore negativo ed è di debole entità (dell'ordine di 10^-6).

Il [[paramagnetismo]] è caratteristico delle specie che presentano [[elettroni]] spaiati e si manifesta macroscopicamente con l'attrazione da parte del materiale paramegnetico nei confronti del campo magnetico esterno applicato. La suscettività magnetica di questi materiali assume tipicamente valori positivi maggiori di un fattore 10-1000 rispetto alla suscettività delle sostanze diamagnetiche.

Il [[ferromagnetismo]], caratteristico dei [[metalli di transizione]] come [[ferro]], [[cobalto]] e [[nichel]], è una proprietà magnetica che si manifesta senza la presenza di un campo magnetico esterno. Questo genere di materiali possiede [[dipolo magnetico|dipoli magnetici]] permanenti tutti con la medesima [[orientazione]] e la suscettività è molto elevata (positiva, dell'ordine di 10³). I materiali [[ferrimagnetismo|ferrimagneticiferromagnetici]] possiedono sempre dipoli magnetici permanenti, ma questi sono caratterizzati dal fatto di essere parzialmente anti-allineati (alcuni dipoli hanno orientazione opposta). Per azione di un campo magnetico esterno presentano proprietà [[anisotropia|anisotropiche]]. L'[[antiferromagnetismo]], caratteristico a temperature inferiori alla [[temperatura di Néel]], si origina invece per la presenza di [[spin]] elettronici ordinati sistematicamente in modo antiparallelo e che tendono ad annullare i momenti magnetici locali.

== Suscettività magnetica ==

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:<math>\chi_M = N \left(\alpha + \frac {\mu_{M}^{2}}{3kT} \right)</math>

dove <math>N</math> è il [[numero di Avogadro]], <math>\alpha</math> la [[polarizzabilità]] magnetica, <math>\mu_M</math> il momento magnetico permanente, <math>k</math> la [[costante di Boltzmann]] e <math>T</math> la [[temperatura assoluta]].

Il [[moltiplicazione|prodotto]] <math>N \alpha</math>, spesso indicato come <math>\chi_{\alpha}</math>, è una [[costante]] caratteristica per ciascuna sostanza o [[specie chimica]] e viene definita ''suscettività molare''. I valori di <math>\chi_{\alpha}</math> possono considerarsi approssimativamente additivi e in letteratura specialistica esistono tabelle che ne riportano i valori per [[atomo|atomi]], ioni e particolari [[legame chimico|legami chimici]].

Da notare l'effetto dell'aumento della temperatura: un suo aumento provoca un aumento dell'[[energia termica]], che esplica il suo effetto [[entropia|disordinante]] contrastando l'allineamento dei singoli dipoli magnetici atomici o molecolari con le [[linea di campo|linee di forza]] del campo magnetico applicato. In questo modo, una data sostanza tende a essere meno responsiva all'effetto dello stesso campo applicato.

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=== Suscettività magnetica del legame chimico ===

[[File:Aromatic-ring-current-2.png|thumb|Corrente di anello (freccia arancione) indotta da un [[campo magnetico]] B₀ applicato a una molecola di [[benzene]]. La corrente di anello induce a sua volta un campo magnetico evidenziato dalle frecce viola.]]

La suscettività magnetica di un legame chimico presenta [[anisotropia]] in relazione con la natura stessa del legame (simmetria, molteplicità ed [[Ibridazione degli orbitali#Orbitali atomici ibridi|ibridazione]] degli [[atomo|atomi]] che lo formano) e all'effetto dei sostituenti vicini presenti. A tal proposito è possibile trarre le seguenti generalizzazioni:<ref>{{cita|Vulfson|p. 300}}.</ref>

# La maggior parte dei legami con simmetria cilindrica, singoli (C-C, C-F, C-N, C-O, etc.) o multipli (C≡C, C≡N, C≡P, etc.), mostrano diamagnetismo massimo nella direzione longitudinale rispetto al legame (anisotropia negativa).

# Per i sostituenti che non possiedono simmetria assiale si osserva una diminuzione del diamagnetismo nel piano del frammento e un aumento della componente verticale lungo gli assi degli elettroni p (C=O, C=S, C=C, C-NO₂) similmente ai [[composti aromatici|sistemi aromatici]].

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== Bilancia di Gouy ==

La [[bilancia di Gouy|bilancia magnetica di Gouy]], dal nome dello scienziato francese [[Louis Georges Gouy]], è un dispositivo che permette la misura sperimentale della suscettività magnetica. È costituita essenzialmente da un [[elettromagnete]], in grado di generare un campo magnetico ''H'', tra i cui [[polo magnetico (fisica)|poli]] viene interposto al centro il campione da analizzare. Il contenitore contenente il campione (es. una [[provetta]]) è collegato a un braccio di una [[Bilancia (strumento)|bilancia]] di precisione in grado di misurare la variazione della [[forza]] agente a seguito dell'applicazione del campo magnetico. Tale forza è legata alla suscettività tramite la relazione

:<math>f = \frac {A \chi_M H^2}{2V_m}</math>

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== Bibliografia ==

* {{cita libro|autore=Pierce Selwood|titolo=Magnetochemistry|url=https://archive.org/details/magnetochemistry0000selw|ed=2|editore= Interscience|anno=1956}}

* {{cita libro|autore=Sergey G. Vulfson|titolo=Molecular Magnetochemistry|editore=Taylor & Francis|anno=1998|isbn=978-90-5699-535-5|cid=Vulfson}}

* {{cita libro|autore=Roman Boča|titolo=Theoretical Foundations of Molecular Magnetism|editore= Elsevier Science|anno=1999|isbn=978-0-444-50229-2}}

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* [[Risonanza paramagnetica elettronica]]

* [[Suscettività magnetica]]

== Altri progetti ==

{{Interprogetto|etichetta=magnetochimica|wikt}}

== Collegamenti esterni ==

* {{Collegamenti esterni}}

* {{cita web|http://www.uni-siegen.de/fb8/ac/hjd/lehre/teil-magnet.pdf|Magnetochemistry|lingua=en}}

* {{cita web|1=http://www.icmab.es/icmab/files/Moloecular%20Magnetism.pdf|2=Molecular Magnetism|lingua=en|urlmorto=sì}}

{{Controllo di autorità}}

{{Portale|Chimica|elettromagnetismo}}