Mail.ruПочтаМой МирОдноклассникиВКонтактеИгрыЗнакомстваНовостиКалендарьОблакоЗаметкиВсе проекты

Спин элетрона. кто может обьяснить?

Виталий Гуру (4669), закрыт 13 лет назад
у атомов есть ядра зи протонов и нейтронов, и оболочка из электронов. электроны имеют различные "спины" что это такое мне непонятно, но они бывают двух видов. условно назову правый и левый. вот например атомы водорода имеют только один электрон. он неспарен, и потому атом водорода стремится обьеденится с другим атомом водорода чтоб иметь общую оболочку из спареных электронов. а если эти два атома, молекулу водорода обьединить с кислородом - то ещё и выделится энергия. общая электронная оболонка этих атомов состоит из спареных электронов, и в себе содержит меньше энергии, чем каждый атом по отдельности.

А вот природный магнит. у него атомы железа имеют по 4 неспареных электрона, и размещены в одном направлении. так что электрическая сила их всех обьеденяется, и это электрическое поле имеет размер несколько сантиметров. Магнит может притягивать другой магнит тойже стороной, или отталкивать его, если он обратной стороной. в обоих случаях выполняется работа. а значит магнит может излучать энергию и когда притягивает, и когда отталкивает. и всё это из-за спинов электронов. так что же это за чудо такое?
Дополнен 13 лет назад
это конечно хорошо что вы так много знаете, но вы попробуйте обяснить попроще, чтоб даже дибил понял.
Лучший ответ
Моби Дик Гуру (3059) 13 лет назад
"...различные "спины" что это такое мне непонятно... "
Можно понять роль спина в квантовой механике, не обращаясь к вопросу о его непосредственной природе и связанными с этим грубыми аналогиями.
Для этого достаточно рассмотреть сложный квантовый объект, находящийся в определенном внутреннем состоянии, например, ядро. Оно имеет внутреннюю энергию и момент импульса L, связанные с движением частиц внутри него. Количество возможных ориентаций в пространстве равно N = 2*L + 1. Моментом импульса полностью определяются все свойства симметрии состояний ядра, описываемых волновыми функциями, по отношению к поворотам его в пространстве. Потому, при повороте системы координат в пространстве, N = 2*L + 1 волновых функций, соответствующих определенному значению проекции M, преобразовываются друг в друга по определенному закону.
Тогда уже приходится включить собственный момент импульса не только сложного квантового объекта, но и элементарного.
Вот этот собственный момент импульса и есть спином.

"...и потому атом водорода стремится обьеденится с другим атомом водорода.. . А вот природный магнит... "
И за образование ковалентной связи, и за ферромагнетизм ответственно обменное взаимодействие. Ее формальное определение - разность энергий системы электронов в состоянии с параллельными спинами и антипараллельными спинами. А реализуется оно за счет электростатического взаимодействия и принципа Паули.

1. Независимо от полного спина системы электронов, уменьшение расстояния между ними приводит к увеличению энергии электростатического отталкивания. Но в случае с ковалентной связью (вашей молекулой водорода) конкурирующий энергетический эффект стягивания ядер атомов межъядерной электронной плотностью превалирует над эффектом электростатического отталкивания электронов, а потому энергия триплетного состояния электронов (а значит, и изолированных атомов) больше, чем энергия синглетного состояния (а значит, молекул, образованных ковалентными связями между атомами) . Разумеется, при образовании молекулы водорода выделится энергия. А образование молекулы возможно из-за того, что спины электронов становятся, условно говоря, противоположно ориентированы (иначе принцип Паули приводит к выдавливанию электронов в отдельные состояния) .
А работу в данном случае совершает электростатическое поле ядер.

2. В случае с ферромагнетизмом, основное состояние системы электронов определяется практически лишь электростатическим отталкиванием электронов, что обусловлено большим межатомным расстоянием. Незаполненные орбитали соседних атомов ферромагнетиков, таким образом, расщепляются на два подуровня, более выгодным из которых является подуровень со спином, направленным параллельно спину электронов незаполненных орбиталей соседних атомов.
Это приводит, при наложении внешнего магнитного поля, к однонаправленной ориентации векторов магнитных моментов доменов ферромагнетиков и к остаточной намагниченности. То есть, образуется "природный" магнит. Но никаким макроскопическим электростатическим полем он не обладает! Его поле - магнитное. И да, образуется магнитными моментами электронов. Это магнитное поле есть неоднородным, потому его градиент может совершать работу над телами. Оно также есть дипольным, потому взаимодействие двух магнитов может приводить как к отталкиванию, так и к притяжению. Качественно причину притягивания можно объяснить тем, что силовые линии магнита замыкаются на притягиваемом теле, потому магнитное поле локализуется в меньшем объеме (значит, его энергия уменьшается) . По аналогии - и с отталкиванием магнитов.
Остальные ответы
Eldgammel Vind Просветленный (29241) 13 лет назад
Спин - это условное понятие, характеризующее направление вращения частицы вокруг продольной оси.
Здесь надо вспомнить два правила - Паули и Клечковского. Первое гласит, что на одной орбитали могут находиться электроны только с разными спинами. Второй говорит о порядке заполнения орбиталей на электронном уровне атома сначала на свободных орбиталях неспаренными электронами, а уже потом - дальнейшее заполнение орбитали спаренными.
Создание электронной пары - спаренных электронов - это очень выгодный процесс, понижающий общую энергию системы и приводящий к уменьшению количества разрыхляющих орбиталей в молекуле (тут метод молекулярных орбиталей надо знать) .
Так вот чем больше орбиталей с неспаренными электронами, тем более будут выражены свойства магнита. Очень хорошо это проявлено как раз у элементов побочных подгрупп периодической системы, где происходит заполнение d-подуровней (железо, марганец, например) , на котором много свободных подуровней (5), куда могут разместиться как раз 5 неспаренных электронов.
Ну, а чуда никакого нет.
Krab Bark Искусственный Интеллект (191708) 13 лет назад
Два магнита рядом могут иметь меньшую общую энергию, чем сумма их энергий по отдельности, а могут и большую - в зависимости от того, уменьшается или увеличивается окружающее магнитное поле при их объединении, а это зависит от полярности магнитов при их соединении. Полярность же магнита зависит от преобладающего направления спинов электронов в нем.
Инженер-констриктор Высший разум (189526) 13 лет назад
Спин можно представить как вращение электрона вокруг своей оси.
Т. к. электрон имеет отрицательный электрический заряд, то это вращение аналогично маленькому круговому току - как петля катушки.
Круговой ток создаёт магнитное поле.
Вращение в одну сторону - один спин, в другую - противоположный.
Ну, или представить электрон как маленький магнитик.
Спариваются электроны только противоположными полюсами - как и притягиваются магниты.
Но на самом деле всё не так просто.
Источник: зато понятно, надеюсь
Похожие вопросы