En física de la materia condensada , la regla de Slater-Pauling establece que agregar un elemento a una aleación de metal reducirá la magnetización de saturación de la aleación en una cantidad proporcional al número de electrones de valencia fuera de la capa d del elemento agregado . [1] Por el contrario, los elementos con una capa d parcialmente llena aumentarán el momento magnético en una cantidad proporcional al número de electrones faltantes. Investigado por los físicos John C. Slater [2] y Linus Pauling [3] en la década de 1930, la regla es una aproximación útil para las propiedades magnéticas de muchos metales de transición..
Solicitud
El uso de la regla depende de definir cuidadosamente lo que significa que un electrón se encuentre fuera de la capa d. Los electrones fuera de la capa d son los electrones que tienen mayor energía que los electrones dentro de la capa d. La regla de Madelung (incorrectamente) sugiere que la capa s se llena antes que la capa d. Por ejemplo, predice que el zinc tiene una configuración de [Ar] 4s 2 3d 10 . Sin embargo, los electrones 4s del zinc en realidad tienen más energía que los electrones 3d, lo que los coloca fuera de la capa d. Ordenada en términos de energía, la configuración electrónica del zinc es [Ar] 3d 10 4s 2 . (ver: la regla de ordenamiento de energía n + ℓ )
Elemento | Configuración electronica | Valencia magnética | Momento previsto por átomo |
---|---|---|---|
Estaño | [Kr] 4d 10 5s 2 5p 2 | -4 | -4 |
Aluminio | [Ne] 3 s 2 3p 1 | -3 | -3 |
Zinc | [Ar] 3d 10 4s 2 | -2 | -2 |
Cobre | [Ar] 3d 10 4s 1 | -1 | -1 |
Paladio | [Kr] 4d 10 | 0 | 0 |
Cobalto | [Ar] 3d 7 4s 2 | +1 | +1 |
Hierro | [Ar] 3d 6 4s 2 | +2 | +2 |
Manganeso | [Ar] 3d 5 4s 2 | +3 | +3 |
La regla básica dada anteriormente hace varias aproximaciones. Una simplificación es redondear al número entero más cercano. Debido a que estamos describiendo el número de electrones en una banda usando un valor promedio, las capas syd pueden llenarse con números de electrones no enteros, lo que permite que la regla de Slater-Pauling dé predicciones más precisas. Si bien la regla de Slater-Pauling tiene muchas excepciones, a menudo es útil como aproximación a modelos físicos más precisos pero más complicados.
Sobre la base de nuevos desarrollos teóricos realizados por físicos como Jacques Friedel , [4] se desarrolló una versión más ampliamente aplicable de la regla, conocida como la regla generalizada de Slater-Pauling . [5] [6]
Ver también
Referencias
- ^ Kittel, Charles (2005). Introducción a la física del estado sólido (8ª ed.). Estados Unidos: John Wiley & Sons. pag. 335-336 . ISBN 0-471-41526-X.
- ^ Slater, JC (15 de junio de 1936). "El ferromagnetismo del níquel. II. Efectos de la temperatura". Revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 49 (12): 931–937. Código Bibliográfico : 1936PhRv ... 49..931S . doi : 10.1103 / physrev.49.931 . ISSN 0031-899X .
- ^ Pauling, Linus (1 de diciembre de 1938). "La naturaleza de las fuerzas interatómicas en metales". Revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 54 (11): 899–904. Código Bibliográfico : 1938PhRv ... 54..899P . doi : 10.1103 / physrev.54.899 . ISSN 0031-899X .
- ^ Friedel, J. (1958). "Aleaciones metálicas". Il Nuovo Cimento . Springer Science and Business Media LLC. 7 (S2): 287–311. Código bibliográfico : 1958NCim .... 7S.287F . doi : 10.1007 / bf02751483 . ISSN 0029-6341 . S2CID 189771420 .
- ^ Williams, A .; Moruzzi, V .; Malozemoff, A .; Terakura, K. (1983). "Curva generalizada de Slater-Pauling para imanes de metales de transición". Transacciones IEEE sobre Magnetismo . Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE). 19 (5): 1983–1988. Código Bibliográfico : 1983ITM .... 19.1983W . doi : 10.1109 / tmag.1983.1062706 . ISSN 0018-9464 .
- ^ Malozemoff, AP; Williams, AR; Moruzzi, VL (15 de febrero de 1984). " " Teoría de la banda prohibida "del ferromagnetismo fuerte: aplicación a aleaciones de metaloides de Fe y Co-metaloides amorfas y cristalinas concentradas". Physical Review B . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 29 (4): 1620–1632. Código Bibliográfico : 1984PhRvB..29.1620M . doi : 10.1103 / physrevb.29.1620 . ISSN 0163-1829 .