Магнитные свойства комплексных соединений

Известно, что магнитные эффекты делятся на два типа. один из которых возникает вследствие движения электронов, другой –

из-за наличия у электронов спинового и орбитального моментов. Первый из этих эффектов обуславливает явление диамагнетизма, второй - парамагнетизма. Спиновые и орбитальные моменты электронов обуславливают явление парамагнетизма и связанных с ним явлений ферромагнетизма и антиферромагнетизма. Молекулы с целиком заполненными электронными оболочками не обладают магнитными свойствами, так как не имеют вырожденных состояний, способных расщепляться под действием магнитного поля. Но, поскольку магнитное поле индуцирует в заполненных оболочках небольшой магнитный момент, противоположный внешнему полю, такие молекулы выталкиваются из магнитного поля. Такие молекулы называются диамагнитными. Молекулы, имеющие неспаренные электроны, втягиваются в магнитное поле и называются парамагнитными.

В большинстве комплексных соединений ионы металлов, являющиеся единственными источниками парамагнитных эффектов, изолированы друг от друга большим количеством магнитно инертных атомов лигандов. Это магнитное разбавление парамагнитных центров обычно сильно уменьшает взаимодействия, приводящие к ферромагнетизму и антиферромагнетизму.

Парамагнитные ионы могут взаимодействовать друг с другом непосредственно, сближаясь на короткое расстояние, либо через мостиковые лиганды. При этом парамагнитные центры ориентируют свои магнитные поля в противоположных направлениях – возникает эффект антиферромагнетизма. Эффект антиферромагнетизма приводит к уменьшению магнитного момента и иногда к диамагнетизму, когда находящиеся по соседству ионы металла объединяют свои неспаренные электроны, либо непосредственно образуя ковалентную связь, либо прямо перенося их через лиганд. Поскольку полиметаллические центры довольно часто встречаются в металлоферментах и других биологических системах вопросы антиферромагнетизма имеют большое значение. Эта проблема существенна для понимания магнитных свойств железосеропротеинов, содержащих два,четыре или восемь атомов железа на 1 моль белка, переносчиков молекулярного кислорода гемэритрина и гемоцианина, содержащих пары антиферромагнитно связанных ионов железа и меди соответственно, некоторых медьсодержащих оксидаз, а также оксигемоглобина, диамагнетизм которого связан с наличием низкоспинового железа(II) и синглетного кислорода или железа(III), антиферромагнитно связанного с супероксид-ионом.

Детальная теория магнитных свойств показывает, что парамагнетизм иона связан с общим угловым моментом неспаренных электронов, а не с их числом.

Дата добавления: 2014-01-03