Caracterização de complexos-susceptibilidade

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MAGNETISMO
Fenômeno ou conjunto de fenômenos
naturais relacionados à atração ou repulsão
observada entre determinados materiais.
Toda a matéria apresenta características magnéticas.
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Qual é a 
origem do 
magnetismo?
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MAGNETISMO
Origem do Magnetismo:
- Momento magnético angular orbital (l)
- Momentos magnético de spin (s).
Origem: Elétrica – CARGAS EM MOVIMENTO
elétron em movimento
Modelo atômico clássico: 
elétron
Quase todos os átomos são dipolos
magnéticos naturais (imãs minúsculos).
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Origem: Elétrica – CARGAS EM MOVIMENTO
Modelo atômico clássico: 
elétron
As propriedades magnéticas decorrem da soma dos
dipolos magnéticos intrínsecos devido ao spin do elétron
MAGNETISMO
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Origem: Elétrica – CARGAS EM MOVIMENTO
Modelo atômico clássico: 
elétron
MAGNETISMO
Considerando que não ocorra o acoplamento entre o momento orbital angular e de spin, o
momento magnético de um átomo ou íon (SL) é dado por:
L = número quântico total de momento angular orbital
S = número quântico total de spin
g = razão giromagnética = 2,00023 (para um e- livre)
 Para metais da 1ª serie de transição: gS(S + 1) >> L(L + 1). Logo:
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TERMOS MAGNÉTICOS
material
Quando algum material é colocado em um
campo magnético externo H, os
momentos magnéticos atômicos
individuais no material contribuem para a
sua resposta ao campo magnético M, a
indução magnética B (Tesla, T) é dada por
B = 0(H+M)
0 = permeabilidade magnética no vácuo
(H m-1)
Indução Magnética (B): pode ser
imaginada como sendo a densidade de
linhas magnéticas que permeiam o meio.
Essa densidade é reforçada se M somar
com H, mas diminui se M se opor a H.
Magnetização (M): soma de todos estes
momentos magnéticos elementares
dividido por unidade de volume (A m-1).
M = 0H = 0
densidade de linhas
magnéticas que
permeiam o meio.
material
M = 0
material
material
H
B
B
M
M
H
H = 0
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TERMOS MAGNÉTICOS
material
M = 0H = 0
densidade de linhas
magnéticas que
permeiam o meio.
material
M = 0
material
material
H
B
B
M
M
H
H = 0
Susceptibilidade Magnética ():
representa a resposta do material a um
campo aplicado.
Facilidade de alinhar os momentos
magnéticos atômicos individuais de um
determinado material na presença de
um campo magnético externo (H).
A densidade de linhas magnéticas (B)
que permeiam o meio é reforçada se M
somar com H ( > 0), mas diminui se M
se opor a H ( < 0).
𝛘 =
𝐌
𝐇
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TERMOS MAGNÉTICOS
material
M = 0H = 0
densidade de linhas
magnéticas que
permeiam o meio.
material
M = 0
material
material
H
B
B
M
M
H
H = 0
Diamagnetismo ( < 0) : amostra tende a
se afastar de um campo magnético. Não
apresentam elétrons desemparelhados.
Paramagnetismo ( > 0) : amostra tende
a se atrair por um campo magnético.
Apresentam 1 ou mais elétrons
desemparelhados.
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Como determiner experimentalmente
se uma amostra é diamagnética ou
paramagnética?
material
H
B
M
material
B
M
H
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Ao introduzir a amostra, ocorre um deslocamento do magneto, sendo recolocado na
sua posição inicial a partir do fornecimento de corrente pelo eletroimã.
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R >> 0: amostra paramagnética
R < 0: amostra diamagnética
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Ex: Complexo Fe(NH4)2(SO4)26H2O
Determinação do número de elétrons desemparelhados 
da amostra (balança de Evans):
a) Cálculo da Susceptibilidade molar (M)
Cbal = constante de calibração da balança = 1,044
l = comprimento da amostra (cm) = 2,85 cm
m = massa da amostra (g) = 0,1960 g
R0 = leitura do tubo vazio = -36
R = leitura do tubo + amostra = 1961
Massa Molar (MM) = 392,14 g/mol
𝝌𝑴 =
𝑪𝒃𝒂𝒍 ∗ 𝒍 ∗ 𝑹 − 𝑹𝒐 ∗ 𝑴𝑴
𝒎 ∗ 𝟏𝟎𝟗
𝜒𝑀 =
1,044 ∗ 2,85 ∗ 1961 − −36 ∗ 392,14
0,1960 ∗ 109
𝜒𝑀 = 11888 𝑥 10
−6 erg G−2
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Ex: Complexo Fe(NH4)2(SO4)26H2O
Determinação do número de elétrons desemparelhados 
da amostra (balança de Evans):
b) Cálculo das correções diamagnéticas: Correções diamagnéticas devem ser aplicadas ao valor
medido de M devido as contribuições diamagnéticas que surgem dos elétrons de camada
fechada dos ligantes, contra-íons e do caroço do íon metálico.
’M = M – {d(ligantes) + d(íons) + d(caroço do íon metálico) }
’M = Susceptibilidade magnética molar corrigida
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Efetuar a correção da contribuição
diamagnética () dos íons e dos
ligantes que constituem o complexo.
Usar a tabela de correção diamagnética
ao lado:
OBS: Todos os valores estão em -10-6 χ em
unidades cgs. Por exemplo, para o Li+, χ = -1 x
10-6 erg.G-2.mol-1
Core = correção diamagnética para os elétrons
emparelhados do caroço dos íons metálicos da
1ª série de transição.
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Efetuar a correção da contribuição
diamagnética () dos íons e dos
ligantes que constituem o complexo.
Usar a tabela de correção diamagnética
ao lado:
6H2OFe(NH4)2 (SO4)2
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Efetuar a correção da contribuição
diamagnética () dos íons e dos
ligantes que constituem o complexo.
Usar a tabela de correção diamagnética
ao lado:
M
corr = M – {d(ligantes) + d(íons)}
M
corr = 11888x 10-6 – {-197 x 10-6}
M
corr = 12085x 10-6 erg.G-2
1 Fe+2 = 1 x -13 x 10-6
2 NH4
+ = 2 x -13 x 10-6
2 SO4
-2 = 2 x -40 x 10-6
6 H2O = 6 x -13 x 10
-6
___________________
total= -197 x 10-6
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Ex: Complexo Fe(NH4)2(SO4)26H2O
c) Cálculo do Momento magnético efetivo (ef)
𝜇𝑒𝑓 = 2,83 𝜒′𝑀𝑇 𝜇𝑒𝑓 = 2,83 12085𝑥10−6𝑥287 𝜇𝑒𝑓 = 5,27 𝑀𝐵
d) Cálculo do Número de elétrons desemparelhados (n):
𝜇𝑒𝑓 = 𝑛(𝑛 + 2)
𝑛 𝑛 + 2 = 27,77
𝑛 =
−2 ± 4 + 4𝑥27,77
2
𝑛 =
−2 ± 10,73
2
𝒏 = 𝟒
5,27 = 𝑛(𝑛 + 2)
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eg
t2g
dz2 dx2-y2
Ex. Ni(II) - 3d8
dx2-y2
dxy
dxz dyz
dz2
dxy dxzdyz
e
dz2 dx2-y2
t2
dxydxzdyz