Mômen từ chỉ do spin là gì?
Mômen từ chỉ do spin (spin-only) là đại lượng được dùng trong hóa học vô cơ và hóa học phối trí để ước lượng tính chất từ của các ion kim loại chuyển tiếp cùng các phức của chúng. Giá trị này chỉ phụ thuộc vào số electron độc thân (n) có trong tiểu phân, bỏ qua mọi đóng góp từ mômen động lượng quỹ đạo. Kết quả được biểu diễn theo đơn vị magneton Bohr (μB) — đơn vị tự nhiên của mômen từ.
Cách sử dụng máy tính
Hãy nhập số electron độc thân (n) của ion hoặc phức chất mà bạn quan tâm. Máy tính sẽ lập tức trả về giá trị mômen từ chỉ do spin dự đoán. Để xác định n, bạn cần viết cấu hình electron d, sắp xếp các electron vào giản đồ tách mức trường tinh thể tương ứng (spin cao hay spin thấp), rồi đếm số orbital chỉ chứa một electron.
Giải thích công thức
Công thức spin-only là $$\mu = \sqrt{\text{n}\left(\text{n} + 2\right)}\ \text{BM}$$ Nó bắt nguồn từ biểu thức tổng quát \(\mu = \sqrt{4S(S+1)}\), trong đó \(S\) là số lượng tử spin toàn phần và \(S = n/2\). Thay vào ta thu được dạng gọn theo \(n\). Vì bỏ qua đóng góp của quỹ đạo nên công thức này cho kết quả tốt nhất với các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất, nơi mômen động lượng quỹ đạo bị dập tắt (quenched).
Ví dụ minh họa
Xét ion Fe3+ spin cao (d5) có 5 electron độc thân. $$\mu = \sqrt{5 \times (5 + 2)} = \sqrt{35} \approx 5{,}92\ \mu_{\text{B}}$$ Giá trị này khớp với kết quả thực nghiệm thường gặp ở nhiều phức sắt(III) spin cao.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao giá trị tôi tính được khác với thực nghiệm? Công thức spin-only bỏ qua mômen động lượng quỹ đạo và tương tác spin–quỹ đạo, nên giá trị đo được — đặc biệt với kim loại dãy thứ hai và thứ ba — có thể chênh lệch.
Magneton Bohr là gì? Đây là một hằng số vật lý (\(\approx 9{,}274 \times 10^{-24}\ \text{J/T}\)), được dùng làm đơn vị đo mômen từ ở cấp độ nguyên tử.
Làm sao biết n của một phức chất? Hãy xác định số oxi hóa của kim loại, số electron d, và đánh giá xem trường phối tử là mạnh (spin thấp) hay yếu (spin cao), sau đó đếm số electron độc thân.
