Правило Слейтера – Полинга

В физике конденсированного состояния правило Слейтера-Полинга гласит, что добавление элемента в металлический сплав сплава уменьшит намагниченность насыщения на величину, пропорциональную количеству валентных электронов добавленного элемента вне d-оболочки . ^{[ 1 ]} И наоборот, элементы с частично заполненной d-оболочкой будут увеличивать магнитный момент на величину, пропорциональную количеству недостающих электронов. Исследовано физиками Джоном К. Слейтером. ^{[ 2 ]} и Лайнус Полинг ^{[ 3 ]} в 1930-х годах это правило стало полезным приближением для магнитных свойств многих переходных металлов .

Приложение

Использование этого правила зависит от тщательного определения того, что означает, что электрон находится вне d-оболочки. Электроны вне ad-оболочки — это электроны, которые имеют более высокую энергию, чем электроны внутри d-оболочки. Правило Маделунга (ошибочно) предполагает, что оболочка s заполняется раньше оболочки d. Например, он предсказывает, что цинк имеет конфигурацию [Ar] 4s. ² 3d ¹⁰. Однако 4s-электроны цинка на самом деле имеют больше энергии, чем 3d-электроны, что помещает их за пределы d-оболочки. Электронная конфигурация цинка, упорядоченная по энергии, равна [Ar] 3d. ¹⁰ 4 с ². (см. правило упорядочения энергии n+ℓ )

Правило Слейтера – Полинга (ближайшее целое число)
Элемент	Электронная конфигурация	Магнитная валентность	Прогнозируемый момент на атом
Полагать	[Кр] 4д ¹⁰ 5 с ² 5 пенсов ²	-4	-4 $\mu _{\mathrm {B} }$
Алюминий	[Нет] 3 секунды ² 3р ¹	-3	-3 $\mu _{\mathrm {B} }$
Цинк	[Ар] 3д ¹⁰ 4 с ²	-2	-2 $\mu _{\mathrm {B} }$
Медь	[Ар] 3д ¹⁰ 4 с ¹	-1	-1 $\mu _{\mathrm {B} }$
Палладий	[Кр] 4д ¹⁰	0	0 $\mu _{\mathrm {B} }$
Кобальт	[Ар] 3д ⁷ 4 с ²	+1	+1 $\mu _{\mathrm {B} }$
Железо	[Ар] 3д ⁶ 4 с ²	+2	+2 $\mu _{\mathrm {B} }$
Марганец	[Ар] 3д ⁵ 4 с ²	+3	+3 $\mu _{\mathrm {B} }$

Основное правило, приведенное выше, предполагает несколько приближений. Одним из упрощений является округление до ближайшего целого числа. Поскольку мы описываем количество электронов в зоне, используя среднее значение, оболочки s и d могут быть заполнены до нецелого числа электронов, что позволяет правилу Слейтера – Полинга давать более точные предсказания. Хотя правило Слейтера-Полинга имеет множество исключений, оно часто бывает полезно в качестве приближения к более точным, но и более сложным физическим моделям.

Основываясь на дальнейших теоретических разработках таких физиков, как Жак Фридель , ^{[ 4 ]} была разработана более широко применимая версия правила, известная как обобщенное правило Слейтера – Полинга . ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

См. также

Ссылки

^ Киттель, Чарльз (2005). Введение в физику твердого тела (8-е изд.). США: Джон Уайли и сыновья. п. 335-336 . ISBN 0-471-41526-Х .
^ Слейтер, Дж. К. (15 июня 1936 г.). «Ферромагнетизм никеля. II. Температурные эффекты». Физический обзор . 49 (12). Американское физическое общество (APS): 931–937. Бибкод : 1936PhRv...49..931S . дои : 10.1103/physrev.49.931 . ISSN 0031-899X .
^ Полинг, Лайнус (1 декабря 1938 г.). «Природа межатомных сил в металлах». Физический обзор . 54 (11). Американское физическое общество (APS): 899–904. Бибкод : 1938PhRv...54..899P . дои : 10.1103/physrev.54.899 . ISSN 0031-899X .
^ Фридель, Дж. (1958). «Металлические сплавы». Иль Нуово Чименто . 7 (С2). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 287–311. Бибкод : 1958NCim....7S.287F . дои : 10.1007/bf02751483 . ISSN 0029-6341 . S2CID 189771420 .
^ Уильямс, А.; Моруцци, В.; Малоземов А.; Теракура, К. (1983). «Обобщенная кривая Слейтера-Полинга для магнитов из переходных металлов». Транзакции IEEE по магнетизму . 19 (5). Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE): 1983–1988. Бибкод : 1983ITM....19.1983W . дои : 10.1109/tmag.1983.1062706 . ISSN 0018-9464 .
^ Малоземов, АП; Уильямс, Арканзас; Моруцци, В.Л. (15 февраля 1984 г.). « Теория запрещенной зоны» сильного ферромагнетизма: применение к концентрированным кристаллическим и аморфным сплавам Fe- и Co-металлоидов». Физический обзор B . 29 (4). Американское физическое общество (APS): 1620–1632. Бибкод : 1984PhRvB..29.1620M . дои : 10.1103/physrevb.29.1620 . ISSN 0163-1829 .

Эта физике конденсированного состояния, статья, посвященная незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[1] Киттель, Чарльз (2005). Введение в физику твердого тела (8-е изд.). США: Джон Уайли и сыновья. п. 335-336 . ISBN 0-471-41526-Х .

[2] Слейтер, Дж. К. (15 июня 1936 г.). «Ферромагнетизм никеля. II. Температурные эффекты». Физический обзор . 49 (12). Американское физическое общество (APS): 931–937. Бибкод : 1936PhRv...49..931S . дои : 10.1103/physrev.49.931 . ISSN 0031-899X .

[3] Полинг, Лайнус (1 декабря 1938 г.). «Природа межатомных сил в металлах». Физический обзор . 54 (11). Американское физическое общество (APS): 899–904. Бибкод : 1938PhRv...54..899P . дои : 10.1103/physrev.54.899 . ISSN 0031-899X .

[4] Фридель, Дж. (1958). «Металлические сплавы». Иль Нуово Чименто . 7 (С2). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 287–311. Бибкод : 1958NCim....7S.287F . дои : 10.1007/bf02751483 . ISSN 0029-6341 . S2CID 189771420 .

[5] Уильямс, А.; Моруцци, В.; Малоземов А.; Теракура, К. (1983). «Обобщенная кривая Слейтера-Полинга для магнитов из переходных металлов». Транзакции IEEE по магнетизму . 19 (5). Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE): 1983–1988. Бибкод : 1983ITM....19.1983W . дои : 10.1109/tmag.1983.1062706 . ISSN 0018-9464 .

[6] Малоземов, АП; Уильямс, Арканзас; Моруцци, В.Л. (15 февраля 1984 г.). « Теория запрещенной зоны» сильного ферромагнетизма: применение к концентрированным кристаллическим и аморфным сплавам Fe- и Co-металлоидов». Физический обзор B . 29 (4). Американское физическое общество (APS): 1620–1632. Бибкод : 1984PhRvB..29.1620M . дои : 10.1103/physrevb.29.1620 . ISSN 0163-1829 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]