Frage:
Was macht die Beziehung zwischen Fe²⁺ und Fe³⁺ in Magnetit diamagnetisch?
jonsca
2012-05-16 16:56:52 UTC
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Hämatit besteht aus $ \ ce {Fe2O3} $ und ist paramagnetisch, während Magnetit $ \ ce {Fe3O4} $ ist und diamagnetisch ist. Die Natur von Magnetit beruht auf dem Vorhandensein von $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $ und $ \ ce {Fe ^ {3 +}} $ (Wikipedia geht sogar so weit, es $ \ ce {FeO} zu nennen. \ cdot \ ce {Fe2O3} $, erklärt aber, dass dies keine "feste Lösung" ist).

Ich kann vermuten, dass in dem kristallinen Feststoff zweiwertige und dreiwertige Kationen dispergiert sind. Ich kann auch davon ausgehen, dass sich die Elektronen zwischen den Sauerstoffatomen und jedem dieser Kationen teilen. Man würde annehmen, dass dies auch innerhalb des Hämatitkristalls geschieht. Worum geht es also, das zweiwertige Kation in die Mischung der Kristallstruktur zu "werfen", die den Magnetit diamagnetisch macht?

Verursacht die Ladungsdifferenz zwischen den beiden Kationen einen permanenten Dipol. Wenn ja, warum heben sich nicht alle kleinen Dipole einfach gegenseitig auf?

Zwei antworten:
#1
+7
F'x
2012-05-16 17:21:23 UTC
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Magnetit hat eine Spinellstruktur mit zwei Arten von $ \ ce {Fe} $ -Stellen: oktaedrisch und tetraedrisch, jeweils in Grün und Orange.

enter image description here

( In dieser Struktur sind Sauerstoffatome die kleinen roten Kugeln.

Diese Struktur wird als Spinell bezeichnet, wobei das $ \ ce {Fe ^ {2 +}} $ -Ion tetraedrisch ist Koordination und $ \ ce {Fe ^ {3 +}} $> -Ionen an oktaedrischen Stellen. Die Kopplung zwischen Atomen aus diesen beiden Gittern sind Überaustauschwechselwirkungen, die zu einer antiparallelen Ausrichtung der Spins führen. Da jedoch die magnetischen Momente der beiden Gitter nicht gleich sind, führt ihre Addition zu einem magnetischen Nettomoment, obwohl sie gegenläufig ausgerichtet sind. Dies wird als Ferrimagnetismus bezeichnet, und in der Praxis ähneln die meisten seiner makroskopischen Eigenschaften dem Ferromagnetismus , obwohl sie darauf zurückzuführen sind eine völlig andere mikroskopische magnetische Ordnung.

Schön mit dem sich drehenden Diagramm. Vielen Dank für die Klarstellung, ich muss natürlich mehr darüber lesen!
#2
+3
ManishEarth
2012-05-16 17:04:51 UTC
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Magnetit ist nicht diamagnetisch. Es ist ferrimagnetisch

Ferrimagnetismus erfordert Schichten ungleicher, aber entgegengesetzter magnetischer Momente im Kristallgitter. Die beiden Eisenionen haben unterschiedliche magnetische Momente und sind wahrscheinlich gut im Gitter angeordnet, sodass die ferrimagnetische Eigenschaft von dort kommt.

Danke, ich hatte keine Ahnung, dass dies eine Klassifizierung war. Könnten Sie etwas mehr über "schön arrangiert" erklären?
@jonsca las die Wikipedia-Seite. Oder F'xs tolle Antwort ;-)


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