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鉄・磁性について
motsuanの回答
- motsuan
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原子内において磁化が発生する原因は 原子内での電子間の電磁気力とパウリの排他原理により発生する交換相互作用が主な原因です。 パウリの排他原理によりスピンが異なると同じ軌道を回って電子間のクーロン斥力が大きくなるため、スピンの向きを揃える方向にしようとする力が交換相互作用です。原子によって違うのは、ｓやｐ軌道の場合には軌道角運動量が小さく（同じエネルギーでも原子核のまわりをゆっくり回って運動エネルギー小、原子核からのポテンシャルエネルギー大＝原子核から遠くにある）原子核から離れて電子同士があまり近づきません。一方、ｄ軌道やｆ軌道の場合は角運動量が大きく原子核の周りを速くくるくる回って、その分位置エネルギーの低い原子核に近い位置にいるために電子間の距離が近づいて、電子間のクーロン斥力が大きくなり、交換相互作用が大きくなります。したがって、遷移金属やランタノイドでは磁性がよく見られます。しかしながら、軌道が全部埋まっちゃった場合はスピンが違う向きにも電子を詰めていかなくてはいけないわけで、例えば、遷移金属でも銅は全部軌道が埋まっちゃっていて非磁性になっています（磁化の測定をするときに、ノイズにならないように銅線で固定したりします）。
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