ما هو العزم المغناطيسي المعتمد على السبين فقط؟
العزم المغناطيسي المعتمد على السبين فقط هو قيمة تُستخدم في الكيمياء غير العضوية وكيمياء التناسق لتقدير السلوك المغناطيسي لأيونات الفلزات الانتقالية ومعقداتها. وهو يعتمد فقط على عدد الإلكترونات غير المزدوجة (n) في النوع الكيميائي، متجاهلاً أي إسهام من الزخم الزاوي المداري. وتُعبَّر النتيجة بوحدة مغناطون بور (μB)، وهي الوحدة الطبيعية للعزم المغناطيسي.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل عدد الإلكترونات غير المزدوجة (n) للأيون أو المعقّد الخاص بك، وستعرض الحاسبة فورًا القيمة المتوقعة للعزم المغناطيسي المعتمد على السبين فقط. ولمعرفة قيمة n، استنتج توزيع إلكترونات الغلاف d ثم رتّب الإلكترونات في مخطط انفلاق المجال البلوري المناسب (مرتفع السبين أو منخفض السبين)، وأخيرًا احسب عدد المدارات المشغولة بإلكترون واحد فقط.
شرح المعادلة
صيغة السبين فقط هي $$\mu = \sqrt{\text{n}\left(\text{n} + 2\right)}\ \text{BM}$$ وهي مشتقة من التعبير العام \(\mu = \sqrt{4S(S+1)}\)، حيث S هو عدد كم السبين الكلي و \(S = n/2\). وبالتعويض نحصل على الصيغة المختصرة بدلالة n. ولأنها تتجاهل الإسهامات المدارية، فإنها تعطي أفضل النتائج مع فلزات السلسلة الانتقالية الأولى التي يكون فيها الزخم الزاوي المداري مُخمَدًا.
مثال محلول
لنأخذ أيون Fe3+ مرتفع السبين (d5) الذي يحتوي على 5 إلكترونات غير مزدوجة. عندها يكون $$\mu = \sqrt{5 \times (5 + 2)} = \sqrt{35} \approx 5.92\ \mu_{\text{B}}$$ وتتوافق هذه القيمة مع القيم التجريبية النموذجية للعديد من معقدات الحديد (III) مرتفعة السبين.
الأسئلة الشائعة
لماذا تختلف القيمة المحسوبة عن القيمة التجريبية؟ تتجاهل صيغة السبين فقط الزخم الزاوي المداري واقتران السبين-المدار، لذلك قد تنحرف القيم المقيسة عن المتوقع، خصوصًا في فلزات السلسلتين الثانية والثالثة.
ما هو مغناطون بور؟ هو ثابت فيزيائي (\(\approx 9.274 \times 10^{-24}\) جول/تسلا) يُستخدم كوحدة لقياس العزم المغناطيسي على المستوى الذري.
كيف أعرف قيمة n لمعقّد معيّن؟ حدّد حالة أكسدة الفلز، وعدد إلكترونات الغلاف d لديه، وما إذا كان مجال الليجاند قويًا (منخفض السبين) أم ضعيفًا (مرتفع السبين)، ثم احسب عدد الإلكترونات غير المزدوجة.
