Qu'est-ce que le moment magnétique spin seul ?
Le moment magnétique spin seul (ou « spin-only ») est une grandeur utilisée en chimie inorganique et en chimie de coordination pour estimer le comportement magnétique des ions de métaux de transition et de leurs complexes. Il ne dépend que du nombre d'électrons célibataires (n) présents dans l'espèce et néglige toute contribution du moment angulaire orbital. Le résultat s'exprime en magnétons de Bohr (μB), l'unité naturelle du moment magnétique.
Comment utiliser ce calculateur
Saisissez le nombre d'électrons célibataires (n) de votre ion ou de votre complexe. Le calculateur affiche immédiatement le moment magnétique spin seul prévu. Pour déterminer n, établissez la configuration des électrons d, répartissez-les dans le diagramme de levée de dégénérescence du champ cristallin approprié (haut spin ou bas spin), puis comptez les orbitales occupées par un seul électron.
La formule expliquée
La formule spin seul s'écrit $$\mu = \sqrt{\text{n}\left(\text{n} + 2\right)}\ \text{BM}$$ Elle découle de l'expression générale \(\mu = \sqrt{4S(S+1)}\), où \(S\) est le nombre quantique de spin total avec \(S = n/2\). En substituant, on obtient la forme compacte exprimée en fonction de \(n\). Comme elle néglige les contributions orbitales, elle donne ses meilleurs résultats pour les métaux de transition de la première série, dont le moment angulaire orbital est « éteint » (quenched).
Exemple résolu
Prenons un ion Fe3+ en haut spin (d5) possédant 5 électrons célibataires. $$\mu = \sqrt{5 \times (5 + 2)} = \sqrt{35} \approx 5{,}92\ \mu_\text{B}$$ Cette valeur correspond bien aux mesures expérimentales typiques de nombreux complexes de fer(III) en haut spin.
FAQ
Pourquoi ma valeur calculée diffère-t-elle de l'expérience ? La formule spin seul néglige le moment angulaire orbital et le couplage spin-orbite ; les valeurs mesurées — surtout pour les métaux des deuxième et troisième séries — peuvent donc s'en écarter.
Qu'est-ce qu'un magnéton de Bohr ? Il s'agit d'une constante physique (\(\approx 9{,}274 \times 10^{-24}\ \text{J/T}\)) servant d'unité de moment magnétique à l'échelle atomique.
Comment connaître n pour un complexe donné ? Déterminez le degré d'oxydation du métal, son nombre d'électrons d, puis identifiez si le champ des ligands est fort (bas spin) ou faible (haut spin) ; il ne reste plus qu'à compter les électrons célibataires.
