ongepaarde spins ijzer

[Bob1200]

Misschien sla ik de plank volledig mis en heb ik wat ik inmiddels via internet gelezen heb niet begrepen maar ik waag het er toch op:

Waarom heeft ijzer(voor nikkel geldt dezelfde vraag) ongepaarde spins? Ijzer heeft een even aantal elektronen (althans dat haal ik uit het periodiek systeem) en toch een ongepaarde spin. Ik zou verwachten dat de elektronen zich in paren over de laagste energieschillen en subschillen zouden gaan verdelen en dat er dus geen ongepaarde spins zouden voorkomen, wat gaat hier fout in mijn redenering?

In het verlengde hiervan, maar misschien wordt dat met mijn vorige vraag al beantwoord, paramagnetische materialen hebben zover mij duidelijk is ook ongepaarde spins alleen vertonen zij bepaald niet z'on sterk gedrag als ferromagnetische materialen. Waar komt dit verschil dan uit voort?

Ik hoop dat ik mijn vragen een beetje duidelijk heb geformuleerd, alvast bedankt voor de reacties!

[Marko]

Wat er fout gaat is dat je de regels van Hund naast je neerlegt. Die schrijven in zoveel woorden voor dat de subschillen binnen een atoom zoveel mogelijk worden gevuld met ongepaarde elektronen, alvorens ze per subschil te paren. Voor ijzer komt dat neer op 2 gepaarde en 4 ongepaarde elektronen in de buitenste subschil.

Ongepaarde elektronen zullen de neiging hebben om zich te richten in een extern magneetveld. Elementen met ongepaarde elektronen zullen in de basis dus paramagnetisch zijn.

Bij ijzer en andere ferromagnetische materialen treedt een sterker effect op: daar is de interactie met de elektronen van naburige atomen zo sterk dat deze elkaar min of meer dwingen dezelfde spintoestand aan te nemen (c.q. zich te richten naar elkaars magneetveld). Het gevolg is dat er gebiedjes ontstaan waar het magneetveld dezelfde richting heeft, en er dus spontaan een magnetisch materiaal ontstaat.

De precieze oorsprong hiervan ligt behoorlijk diep in de kwantummechanica, iets wat ik niet genoeg beheers om het helder uit te kunnen leggen.

[Bob1200]

Bedankt voor de reactie! Ik had er veel aan!

Hoewel ik me nog steeds wel dit afvraag:

http://nl.wikipedia.org/wiki/Periodiek_ ... nfiguratie

Als ik kijk naar bovenstaand periodiek systeem staat er dat ijzer 2 elektronen in de 4s schil heeft, wat dus wijst op een elektronenpaar. IJzer heeft 6 elektronen binnen de 3d schil wat dus wijst op 1 paar en 4 ongepaarde elektronen. Dit levert inderdaad die 2 gepaarde en 4 ongepaarde zoals u aangaf.

Maar wat ik me nu afvraag is waarom bijvoorbeeld mangaan dan niet ferromagnetisch is(zover ik weet is dat niet zo?)? Die heeft eveneens een paar elektronen in de 4s schil en 5 elektronen in de 3d schil wat dus zou wijzen op 5 ongepaarde elektronen in de 3d volgens de regel van Hund. Dan kom je op een totaal van 1 paar elektronen en 5 ongepaarde elektronen, dat zijn er meer dan bij ijzer. Dan zou ik met mijn boerenverstand wederom weer verwachten dat mangaan sterker magnetisch is dan ijzer.

In deze redenering zit overduidelijk weer een fout, maar wat de fout is wordt mij nog niet duidelijk.

[physicalattraction]

De link van Marko leidt naar een andere Hund, ik denk dat je deze regels van Hund wil bestuderen.

[Fuzzwood]

Volgens wikipedia: De naam mangaan komt van het Latijnse magnes, dat magneet betekent.^[1]

Dusseh... je redenatie klopt wel degelijk.

[Marko]

Los daarvan, het verschil tussen paramagnetisme (een gevolg van ongepaarde elektronen) en ferromagnetisme (ook een gevolg van ongepaarde elektronen) wordt bepaald door de grootte van de uitwisselings (exchange) term. Dat is niet zo 1-2-3 af te leiden uit het aantal ongepaarde elektronen.

Bovendien, of een materiaal daadwerkelijk magnetisch wordt hangt zeer sterk samen met de kristallijne structuur. Veel soorten RVS (roestvast staal) zijn niet magnetisch, terwijl de voornaamste component toch echt ijzer is.

Als je binnen een materiaal allemaal gebiedjes hebt die ieder voor zich magnetisch zijn, maar wel allemaal willekeurig verschillende kanten op wijzen, is het materiaal zelf nog steeds niet magnetisch.

p.s. De link was inderdaad niet goed. Geen idee wat daar fout ging. Werd mijn link afgekapt door het apostrofje?

[Bob1200]

Ja die link was me ook al opgevallen maar met even doorklikken kwam ik er wel;)

Ik zie inderdaad op onderstaande tabel(na wat googlen) dat mangaan een vrij hoge susceptibiliteit heeft maar als je naar dat van ijzer kijkt(2e tabel) zit ijzer wel flink wat factoren hoger. Overigens is de 2e de magnetische permeabiliteit maar dat maakt bij zulke hoge waardes niet uit volgensmij.

http://www-d0.fnal.gov/hardware/cal/lvp ... ntmagn.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Permeabili ... _materials

bovendien geeft wikipedia mangaan aan als paramagnetisch(bij stofeigenschappen). Dus de vraag rest eigenlijk nogsteeds voor mij: waarom is ijzer sterker magnetisch dan mangaan terwijl mangaan meer ongepaarde elektronen heeft?

[Bob1200]

Wat betreft de link heb ik geen idee, het verwees in ieder geval naar de beschrijving over een dorpje genaamd Hund, ook heel interessant:p

Mijn vorige post is al aardig overbodig zie ik, ik ben die exchange interaction eens gaan googlen maar daar kan ik geen kaas van maken. In iedergeval weet ik nu dat er dus meer in het spel is dan alleen die ongepaarde elektronen.

Hartstikke bedankt voor de reacties!