Парамагнетики

Парамагнетики (рус. парамагнетики, англ. Paramagnets, paramagnetic materials, нем. Paramagnetika n pl) – вещества с небольшой положительной магнитной восприимчивостью, которые во внешнем магнитном поле намагничиваются вдоль поля и несколько усиливают его.
Атомы парамагнетиков имеют свой магнитный момент. Магнитная восприимчивость парамагнетиков всегда положительная и лежит в диапазоне 10 -4 – 10 -7. К парамагнетиков относятся:
комплексные соединения переходных элементов, редкие земли, актинидов, свободные радикалы);
Парамагнетизм наблюдается в веществах, молекулы которых имеют собственный магнитного момента. Магнитные диполи молекул при отсутствии внешнего магнитного поля ориентированы хаотично, поэтому суммарный магнитного момента любой макроскопической области в парамагнетик равна нулю. Внешнее магнитное поле частично ориентирует магнитные диполи молекул, и тогда в веществе возникает макроскопический магнитного момента по величине пропорционален приложенному полю.
Действие магнитного поля на вещество является релятивистьким эффектом, т.е. пропорциональна отношению скорости электронов к скорости света. Это малая величина, поэтому парамагнетна восприимчивость тоже мала.
Собственные магнитные моменты молекул вещества обусловлены орбитальным движением электронов (угловым моментом) или неспаренными спинами электронов. Парамагнетизм является свидетельством существования таких моментов.
Согласно классической теории парамагнетизма в слабых магнитных полях, когда, где – дипольный магнитного момента молекулы, – вектор индукции магнитного поля, k B – постоянная Больцмана, T – температура, магнитные восприимчивость парамагнетика можно рассчитать с помощью формулы

,

где N – количество молекул в единице объема вещества.
Обратно-пропорциональная зависимость магнитной восприимчивости от температуры известна, как закон Кюри.
В квантовой механике проекция оператора магнитного момента на направление магнитного поля принимает лишь определенные дискретные значения, и вклад магнитного поля в энергию молекулы вычисляется по формуле

,

где g – g-фактор Ланде, B – магнетон Бора, m – магнитное квантовое число, B – индукция магнитного поля.
Дискретность магнитного момента частицы приводит к изменению магнитной восприимчивости. Так, в частности, для электрона со спином 1 / 2 магнитные восприимчивость в слабых полях втрое больше классическую:

.