Магнітний і механічний моменти електрона,атома,молекули.

Магнітний момент, векторна величина, що характеризує магнітні властивості речовини. Магнітним моментом володіють всі елементарні частинки і утворені з них системи (атомні ядра, атоми. Молекули). Магнітний момент атомів, молекул і інших багатоелектронних систем складається з орбітальних магнітний момент електронів, спінових магнітний момент електронів і ядер та обертального магнітного моменту, обумовленого обертанням молекули як цілого. Орбітальний магнітний момент електрона

де m_е - абсолютні значення заряду і маси електрона відповідно, с - швидкість світла, g_e - коефіцієнт пропорційності, називають гіромагнітних ставленням, вектор L - Орбітальний момент кількості руху, квадрат якого дорівнює  (l - орбітальне квантове число,   - постійна Планка). Знак мінус обумовлений негативним зарядом електрона і означає, що напрями магнітного моменту m_L і орбітального моменту Lпротилежні. Електронний орбітальний магнітний момент значний у багатоелектронних атомів та іонів з частково заповненими d-і f-орбіталями, наприклад у атомів і іонів перехідних металів. а також у двоатомних молекул (напр., NO). У багатоатомних орг. молекул і радикалів в основному стані електронний орбітальний магнітний момент практично відсутній. магнітний момент, зумовлений спіном електрона, m_s = — gg_es, де вектор s - власний момент кількості руху (спін), квадрат якого дорівнює  (s - спінова квантове число), g - множник Ланде (g-фактор), рівний для електрона 2,0023. Напрямок спінового магнітного моменту електрона також протилежно напрямку спина (собств. моменту останнього підрахунку руху). Магнітний момент електрона часто висловлюють через магнетон Бора   Дж/Гс;тоді   і магнітний момент ,   обумовлений спіном ядра, визначається як m_n= g_nI, де g_n - гіромагнітного відношення для ядра, а квадрат вектора I рівний   , де I - спінова квантове число ядра. Ядерний магнітний момент часто висловлюють через ядерний магнетон   Дж/Гс,де т_р - масса протона; тоді   і , де g_n — g-фактор ядра. Остання величина має різні значення для різних ядер і визначається внутрішньою (нуклонів) структурою ядра. Напрямок магнітного моменту протона збігається з напрямком його спина; для інших ядер (наприклад, ¹⁵N) воно може бути протилежним. Орбітальний магнітний момент mL, спінові електронний і ядерний магнітний момент m_s и m_n пропорційні відповідним моментам кількості руху L, S і I, але коефіцієнти пропорційності для них різні. З цієї причини напрям магнітного моменту атомних і молекулярних систем, як правило, не збігається з напрямком вектора їх повного моменту кількості руху У атомів та іонів, що містять неспарені електрони, головний внесок у магнітний момент вносять  m_L і m_s: У органічних радикалів магнітний момент визначається майже виключно m_s, а невеликий внесок m_L призводить лише до малого відмінності g-фактора радикалов від g-фактора вільних електронів. У магнітному полі напруженості Н (вектор з компонентами Н_х, Н_y и Н_z) енергія Е частинки змінюється:

E=E₀ - mH - ¹/₂H.cH,

деE₀ - енергія частинки в відсутність поля, c - тензор, називають магнітною сприйнятливістю частки (наведені тільки перший і другий члени розкладу в ряд по Н). Вираз для енергії Е частинки в магнітному полі дозволяє визначити магнітний момент частинки як похідну:

m= - дЕ/дН,

а компоненти тензора магнітної сприйнятливості c - як втoрие похідні:

c_ij = - д²E/дH_iдH_j (i, j = х, у или z).

Для макроскопічних тел магнітний момент всіх складових тіло часток усереднюються, що призводить до появи вектора намагніченості М, або магнітний момент одиниці об'єму. Як правило, для елементарного об'єму dV

M = M₀ + cH,

деМ₀ - намагніченість за відсутності поля, c - макроскопічна магнітна сприйнятливість, яка з'являється в результаті усереднення магнітних восприимчивостей c окремих частинок. У феромагнетиків і феримагнетиків M0 № 0, у діамагнетиків і парамагнетиків M0 = 0; в магн. поле Діамагнетик і парамагнетики намагнічуються (М № 0), причому для діамагнетиків c <0, для парамагнетиків c> 0. Експериментальне вимірювання намагніченості Мпозволяет судити про те, в яких квантових станах знаходяться складові тіло частинки (атоми, іони, молекули). Однак через обмінного взаємодії магнітний момент ізольованих частинок часто не рівні магнітний момент тих же частинок в кристалічній решітці, обчислюваним по намагніченості чистого речовини або твердого розчину.