为什么只有铁族元素才具有磁性
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发布时间：2023-06-12 05:58
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时间：2024-03-08 21:44
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。
与原子尺寸有关系，可能锇，铱某些尺寸方面不满足要求，不满足Rab／r之比大于3
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
