Магнитные материалы

Обсуждение статического магнетизма в главе 19 относилось к виду двумерной вибрации вращения, известной как ферромагнетизм. Это магнетизм, известный широкой общественности, магнетизм постоянных магнитов. Как указывалось в предшествующем обсуждении, ферромагнетизм присутствует лишь в относительно небольшом количестве веществ. И поскольку ранним исследователям был известен лишь один вид магнетизма, его сочли неким особым видом феноменов ограниченного масштаба. Бесспорно, всеобщая вера оказала значимое влияние на мышление, что привело к выводу, что магнетизм – это побочный продукт электричества. Однако недавно обнаружили существование другого вида магнетизма, намного более слабого, но присущего всем видам материи.

В целях понимания природы второго вида статического магнетизма понадобиться вспомнить, что базовое вращение всех материальных атомов двумерно. Из ранее развитых принципов, управляющих комбинацией движений, следует, что двумерную вибрацию (заряд) можно применить и к двумерному вращению. Однако в отличие от ферромагнитного заряда, являющегося независимым движением основного тела атома, заряд в базовом вращении атома подвергается электрическому вращению атома в третьем скалярном измерении. Это не меняет вибрационного характера заряда, но распределяет магнитное вращение (и силу) на три измерения и уменьшает его действующую величину до гравитационного уровня. Чтобы отличить этот вид заряда от ферромагнитного заряда, мы будем назвать его внутренним магнитным зарядом.

Как мы видели, числовой коэффициент, относящийся к величинам, отличающимся одним скалярным измерением, в терминах единиц сгс составляет 3 x 10¹⁰. Соответствующий коэффициент, применимый к взаимодействию между ферромагнитным зарядом и внутренним магнитным зарядом, является квадратным корнем произведения 1 и 3 x 10¹⁰, то есть 1,73 x 10⁵. Таким образом, внутренние магнитные влияния слабее, чем влияния ферромагнетизма на 10⁵.

Скалярное направление внутреннего магнитного заряда, как и у всех уже рассмотренных электрических и магнитных зарядов, - направление наружу. В материальном секторе вселенной все магнитное (двумерное) вращение положительное (итоговое смещение во времени). Но движение в третьем скалярном измерении, электрическом измерении, положительное у элементов Деления I и II и отрицательное у элементов Деления III и IV. Как объяснялось в главе 19, все положительные магнитные вращения материального сектора обладают полярностью иного вида, чем полярность, связанная с направленным распределением магнитного вращения. Если атом электроположительного элемента рассматривается из данной точки в пространстве, например, сверху, то наблюдается, что он обладает конкретным магнитным направлением вращения по часовой стрелке или против часовой стрелки. Реальная корреляция севера и юга еще не установлена, но для нынешних целей мы можем назвать конец атома, соответствующий вращению по часовой стрелке, северным полюсом. Это общее соотношение, применимое ко всем электроположительным атомам. Благодаря переворотам на единичных уровнях северный полюс электроотрицательного атома соответствует вращению против часовой стрелки; то есть, северный полюс занимает положение, соответствующее тому, которое занимает южный полюс электроположительного атома.

Если электроположительные элементы подвергаются действию поля магнита, ориентация полюсов одинакова и у атомов и у магнита (одинаково положительная). Поэтому атомы этих элементов стремятся ориентироваться с магнитной осью, параллельной магнитному полю, и двигаться к сильному концу поля; то есть, они притягиваются постоянными магнитами. Такие вещества называются парамагнитными. Электроотрицательные элементы, обладающие обратной полярностью, ориентируются с полюсами своих атомов противоположно полюсам магнита. Это сводит одноименные полюса, вызывая отталкивание. Поэтому такие атомы стремятся ориентироваться перпендикулярно к магнитному полю и движутся к слабой части поля. Вещества такого вида называются диамагнитными.

В современной теории магнетизма диамагнетизм рассматривается как универсальное свойство материи, происхождение которого необъяснимо. “Все материалы являются диамагнитными”, - говорится в одном из учебников.98 На этом основании парамагнетизм или ферромагнетизм, там где они существуют, просто вытесняют базовый диамагнетизм. Мы находим, что каждое вещество является либо парамагнитным, либо диамагнитным, в зависимости от скалярного направления вращения в электрическом измерении. Ферромагнитные вещества являются парамагнитными с дополнительной двумерной вибрацией вращения уже описанного вида.

Все элементы электроположительных Делений I и II, кроме бериллия и бора, являются парамагнитными. Как и в случае других, ранее обсужденных свойств, положительное предпочтение переносится на некоторые пограничные элементы Деления Ш. Все другие элементы электроотрицательных Делений III и IV, кроме кислорода, являются диамагнитными.

Необычное поведение некоторых элементов Группы 2А – результат маленького размера 8-членной группы, что, в некоторых примерах, позволяет составляющим элементам функционировать как члены обратного деления группы. Например, обычно бор является третьим членом положительного деления Группы 2А, но альтернативно он может действовать как пятый член отрицательного деления этой группы. Бор и бериллий - положительные элементы, самые близкие к отрицательному делению этой группы. Поэтому они наиболее подвержены влияниям, стремящимся создать переворот полярности. Почему кислород является элементом отрицательного деления, в котором происходит переворот полярности, до сих пор неизвестно.

Как говорилось в томе 1, все химические соединения представляют собой комбинации электроположительных и электроотрицательных компонентов. Присутствие любого значительного количества движения во времени (пространственного смещения) в молекулярной структуре препятствует установлению положительной магнитной ориентации. Поэтому все соединения, кроме ферромагнитных или сильно отягощенных парамагнитными элементами, диамагнитные. Такое подавляющее предпочтение диамагнетизма в соединениях, по-видимому, и привело к ныне признанной гипотезе универсального диамагнетизма.

Интенсивность магнитного влияния в магнитном материале измеряется в терминах намагничивания, символ М, определенных в главе 20. Намагничивание и напряженность приложенного поля складываются. Поэтому обе эти величины обладают размерностями напряженности магнитного поля, t²/s⁴, но, по историческим причинам напряженность поля обычно определяется вектором Н, обладающим размерностями 1/t. Поскольку намагничивание должно обладать теми же размерностями, что и напряженность поля, оно тоже выражается в терминах единицы с размерностями 1/t. Как мы видели в главе 20, реальными физическими величинами являются µM и µH, а не М и Н, но проницаемость µ, входящая в определения, является “проницаемостью свободного пространства, µ₀, равной единице. Поэтому ошибка в размерностях не влияет на числовые результаты вычислений.

Исходя из вышесказанного, итоговая общая напряженность магнитного поля, В, является суммой µ₀M и µ₀H. Для некоторых целей, удобнее выражать эту величину только в терминах Н. Это достигается введением магнитной восприимчивости , определеннойотношением = M/H. На этом основании B =
(1+ )µ₀H.

Как указывалось раньше, внутренние магнитные влияния относительно слабые. Поэтому восприимчивости парамагнитных и диамагнитных материалов низкие. Восприимчивости диамагнитных веществ не зависят и от температуры. На ранних стадиях теоретического исследования предпринимались изучения коэффициентов, определяющих величину внутренней магнитной восприимчивости, результаты которых сообщались; и в первое издание данной книги включены вычисления диамагнитной восприимчивости ряда простых органических соединений. Результаты не пересматривались и в свете более сложного понимания природы магнитных феноменов, обретенного за последние несколько десятилетий. Очевидных несогласованностей не замечено, поэтому сейчас будет уместно рассмотреть новые открытия.

Как и следовало ожидать, поскольку внутренний магнитный заряд – это модификация магнитного компонента вращательного движения атома, магнитная восприимчивость обратна действующему смещению магнитного вращения. Конечно, у большинства элементов имеются две возможные величины смещения, но используемая величина часто определяется окружением; то есть, связь с элементами низкого смещения обычно означает преобладание более низкой величины, и наоборот. Например, углерод принимает вторичное смещение 1 в связи с водородом, но оно меняется на первичное смещение 2 в связи с элементами более высоких групп.

Еще один источник изменчивости вводится тем фактом, что восприимчивость, как и большинство других физических свойств, обладает начальным уровнем, и на него тоже влияют факторы окружения. На нынешней стадии развития мы не можем оценивать эти факторы из чисто теоретических допущений, но они регулярным образом меняются в разных семьях соединений. Поэтому с помощью ряда соотношений, мы можем установить то, что можно называть полу-теоретическими величинами диамагнитной восприимчивости множества относительно простых органических соединений.

Экспериментальные величины восприимчивости данных соединений значительно меняются. Однако при первичном исследовании обнаружили, что за исключением определенной разницы в начальных уровнях, диамагнитная восприимчивость обладает той же величиной, что и константа, которую мы назвали рефракционной константой, определяющей индекс рефракции. В данном томе не обсуждаются свойства излучения, но измерения индекса рефракции намного точнее, чем измерения магнитной восприимчивости. Поэтому в качестве основы для вычисления проницаемостей желательно воспользоваться рефракционной константой. Кроме того, потребуется объяснение способа выведения данной константы.

Как и внутренняя восприимчивость, рефракционная константа обратна действующему смещению магнитного вращения - общему смещению минус начальный уровень. Как и в случае с восприимчивостью, определение данной константы усложняется изменчивостью начальных уровней, особенно уровней самых обычных элементов в органических соединениях – углерода и водорода. В целях удобства вычисления и выделения ряда соотношений величина рефракционной константы сначала вычисляется на основании того, что мы можем рассматривать как “обычные” величины. Затем для каждого компонента определяется выведение константы из обычной величины.

Таблица 33 демонстрирует выведение коэффициентов рефракции для трех репрезентативных семей органических соединений. Например, у кислот обычное смещение вращения атомов кислорода и атома углерода в группе СО равно 2-м, в то время как обычное смещение вращения атомов водорода и оставшихся атомов углерода равно 1. Во всех случаях обычный начальный уровень равен 2/9. Обычные коэффициенты рефракции индивидуальных единиц вращающейся массы составляют 0,778 для атомов со смещением 1, и половину этой величины или 0,389 для атомов со смещением 2. Все кислоты, начиная с уксусной (C₂) и кончая энантовой (C₇) включительно, обладают обычными начальными уровнями (без отклонений), и различия в индивидуальных коэффициентах рефракции возникают целиком за счет более высокой пропорции 0,778 единиц, поскольку размер молекул увеличивается. Однако обычный начальный уровень соответствующих углеводородов составляет лишь 1/9, и когда молекулярная цепь становится достаточно длинной, чтобы избавить некоторые углеводородные группы на положительном конце молекулы от влияния кислотного радикала на отрицательном конце, группы возвращаются к обычным начальным уровням как углеводороды, начиная с последней группы CH₃ и двигаясь вовнутрь. У каприловой кислоты (C₈) три атома водорода в последней группе совершили изменение, то же самое они делают в примыкающей группе CH₂ в пеларгоновой кислоте (C₉). И когда длина молекулы увеличивается еще больше, водород в дополнительных группах CH₂ продолжает приспосабливаться.

Таблица 33: Коэффициент рефракции (n-1)/d

		Откл.	kr	697 kr	Наблюдаемое
КИСЛОТЫ

 

O– 0,389

CO–0,389

C–0,778

H–0,778

 

ацетиловая			0,511	0,356	0,354	0,356
пропановая			0,564	0,393	0,391	0,393
масляная			0,600	0,418	0,415	0,417
валериановая			0,625	0,436	0,434
капроновая			0,644	0,449	0,448
гептановая			0,659	0,459	0,458
каприловая			0,675	0,470	0,472
пеларгоновая			0,687	0,479	0,478
каприновая			0,697	0,486	0,485
ундециновая			0,705	0,491	0,491
лауриновая			0,713	0,496	0,500
муристиновая			0,724	0,505	0,502
пальмитиновая			0,733	0,511	0,511
стеариновая			0,741	0,516	0,514

 

ПАРАФИНЫ

 

C–0,778

H–0,889

 

пропан		0,834	0,581	0,582
бутан		0,820	0,572
пентан		0,818	0,570	0,570
гексан		0,816	0,568	0,568	0,569
гептан		0,814	0,567	0,567	0,568
октан		0,813	0,567	0,5655
нонан		0,812	0,566	0,565
декан		0,812	0,566	0,5645
ундекан		0,811	0,565	0,566
додекан		0,807	0,563	0,563
тридекан		0,807	0,562	0,575
тетрадекан		0,807	0,562
пентадекан		0,807	0,562	0,5605
гексадекан		0,807	0,562	0,561
гептадекан		0,807	0,562	0,562
октадекан		0,807	0,562	0,562
2-Me пропан		0,827	.0,76	0,577
2-Me бутан		0,823	0,573	0,573
2-Me пентан		0,816	.0,68	0,566
2-Me гексан		0,814	0,567	0,567
2-Me гептан		0,813	0,567	0,5655

 

СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ

 

O–0,389

CO–0,389

C–0,778

H–0,778

 

метил формиат			0,511	0,356	0,353
этил			0,564	0,393	0,390	0,392
пропил			0,600	0,418	0,417	0,419
бутил			0,625	0,436	0,437
амил			0,644	0,449	0,447	0,452
гексил			0,664	0,462	0,463
октил			0,687	0,479	0,479
изопропил			0,600	0,418	0,419
изобутил			0,625	0,436	0,437	0,438
изоамил			0,644	0,449	0,449
метил ацетат	-		0,556	0,387	0,385	0,389
этил	-		0,593	0,413	0,413	0,417
пропил			0,625	0,436	0,433	0,434
бутил			0,644	0,449	0,447	0,448
амил			0,659	0,459	0,456	0,461
гексил			0,675	0,470	0,470
гептил			0,685	0,477	0,478
изопропил			0,625	0,436	0,433
изобутил			0,644	0,449	0,447	0,448
изоамил			0,659	0,459	0,458	0,459
метил пропионат	-		0,593	0,413	0,412
этил	-		0,619	0,431	0,430	0,432
пропил			0,644	0,449	0,447
бутил			0,659	0,459	0,458
метил бутират	-		0,619	0,431	0,431
этил			0,644	0,449	0,447
пропил			0,659	0,459	0,458
бутил			0,671	0,467	0,463	0,467
амил			0,685	0,477	0,477

 

В первой колонке таблицы 33 показаны отклонения от обычных величин (выраженные в числах 1/9 на молекулу). Вторая колонка демонстрирует рефракционные константы k_r, вычисленные посредством применения отклонений в колонке 1 к обычным величинам. В колонках 3 и 4 произведение 0,697k_r сравнивается с величиной (n-1)/d, где n – это индекс рефракции натрия с длиной волны D, а d – плотность. Рефракционная константа связана с естественной единицей длины волны, а не с длиной волны, на которой сделаны измерения, но в коэффициент 0,697 входит разница, которая используется до сравнения с величинами, выведенными из наблюдения. Объяснение выведения коэффициента и причины корреляции именно таким способом потребовали бы большего обсуждения излучения, чем уместно в данном томе, но статус вычисленных рефракционных констант как особых функций состава соединений очевиден.

У парафинов с увеличением длины молекулы начальные уровни увеличиваются, а не уменьшаются как у кислот. Как говорилось в томе 1, молекулы углеводородов – это не симметричные структуры, как, казалось бы, представляет их формула. Например, формула пропана в обычном выражении CH₃ CH₂ CH₃, что указывает на то, что две конечные группы молекул одинаковые. Но анализ данной структуры раскрывает, что на самом деле формула представляет собой CH₃.CH₂.CH₂.H, с положительной группой CH₃ на одном конце и отрицательным атомом водорода на другом. Отрицательный атом водорода обладает нулевым начальным уровнем; он оказывает влияние, достаточное для того, чтобы устранять начальный уровень в атомах водорода в двух группах CH₂, придавая молекуле 5 единиц отклонения от обычного начального уровня. Если для образования бутана прибавляется еще одна группа CH₂, относительное влияние отрицательного атома водорода ослабляется, и нулевой начальный уровень ограничивается комбинацией CH₂ H с тремя атомами водорода. На этом основании отклонение продолжается вплоть до ундекана (C₁₁), выше которого оно полностью устраняется, и молекула в целом принимает обычную рефракционную константу 0,889.

Также в таблице 33 приведен репрезентативный образец одноосновных эфиров, которые, как и следовало ожидать от производных кислот, следуют тому же паттерну, что и кислоты. Единственная новая характеристика – появление отклонения –3 у некоторых более низких соединений. Представляется, это происходит за счет переворота влияний, ответственных за дополнительные положительные отклонения у более низких парафинов. Такая интерпретация подкрепляется фактом, что обе конечные группы у эфиров положительные.

Цель таблицы 33 – просто продемонстрировать, что рефракционные константы, используемые для вычисления восприимчивости, выведены из молекулярного состава и структуры, и список перечисленных соединений ограничен требованиями этой цели. Рефракционные константы, используемые в применении к большему числу и разнообразию соединений, включены в таблицу 34, которая показывает, что вид результатов, полученных из вычислений восприимчивости, определялся точно таким же способом.

Как отмечалось раньше, диамагнитная восприимчивость органического соединения равна его рефракционной константе с поправкой на разницу в начальных уровнях. Магнитный первичный уровень обычно тот же, что и уровень рефракции, за исключением некоторых групп, уровень которых модифицируется еще не определенным коэффициентом, по-видимому, геометрическим. У соединений, перечисленных в таблице 34, конечные группы CH₃, CH₂OH, и OH обладают начальными уровнями на 1/9 единицы выше на единицу вращающейся массы, чем уровни рефракции. Если молекулярные цепи удлиняются, внутренние группы CH₂ подвергаются подобной модификации, но в некоторых положениях на половину больше (1/18 единицы). Сумма индивидуальных различий в начальном уровне, ΔI, составляет m’/9, где m’ - это число единиц вращающейся массы у модифицированных конечных групп молекулы плюс половина числа единиц у модифицированных внутренних групп, с надлежащей поправкой в особых случаях.

Тогда усредненная разница в начальном уровне для молекулы вращающейся массы составляет m’/9m. В таблице 34, чтобы прийти к внутренней магнитной восприимчивости, величина, показанная как ΔI/m, относится к рефракционной константе репрезентативных групп простых органических соединений. Соответствующие величины, полученные из наблюдений, приведены в последних трех колонках таблицы. Величины, помеченные звездочками, берутся из недавней подборки.99 Если измерения из данного источника недоступны, репрезентативная величина, взятая из ранних сообщений, показана в той же колонке. Две последние колонки демонстрируют результаты, полученные из ранних измерений.

 

Таблица 34: Диамагнитная восприимчивость

kr

I

DI/m

Выч.

Набл.

 

ПАРАФИНЫ

 

пропан	0,834	2,00	0,077	0,911	0,919*	0,898
пентан	0,818	2,00	0,048	0,866	0,874*	0,874
гексан	0,816	2,00	0,040	0,856	0,865*	0,858	0,888
гептан	0,814	2,00	0,034	0,848	0,851*	0,850
октан	0,813	2,00	0,030	0,843	0,846*	0,845	0,872
нонан	0,812	2,00	0,027	0,839	0,843*	0,843
декан	0,812	2,00	0,024	0,836	0,842*	0,839
2-Me пропан	0,827	2,00	0,059	0,886	0,890*	0,888
2-Me бутан	0,823	3,00	0,071	0,894	0,893*	0,892
2-Me пентан	0,816	3,00	0,060	0,875	0,873*	0,873
2-Me гексан	0,814	3,00	0,052	0,866	0,861*	0,860	0,862
2-Me гептан	0,813	3,00	0,045	0,857	0,857
2,2-ди Me пропан	0,823	2,00	0,048	0,871	0,875*	0,874
2,2-ди Me бутан	0,816	3,00	0,060	0,876	0,885*	0,883	0,885
2.2-ди Me пентан	0,814	3,00	0,052	0,866	0,868*	0,866	0,869
2,3-ди Me бутан	0,809	4,00	0,080	0,889	0,885*	0,883	0,885
2,3-ди Me пентан	0,809	4,00	0,069	0,878	0,873*	0,873	0,875
2,3-ди Me гексан	0,808	4,00	0,061	0,869	0,865*	0,865
2,2,3-три Me бутан	0,809	4,00	0,069	0,878	0,882*	0,878	0,884
2,2,3-три Me пентан	0,808	4,50	0,068	0,876	0,874*	0,872	0,874

 

КИСЛОТЫ

 

ацетиловая	0,511	0,50	0,016	0,527	0,525*	0,520	0,535
пропановая	0,564	1,00	0,025	0,589	0,586*	0,578	0,587
масляная	0,600	1,00	0,024	0,624	0,625*	0,627	0,636
валериановая	0,625	1,50	0,025	0,650	0,655*
капроновая	0,644	2,00	0,031	0,675	0,676*	0,676
гептановая	0,659	2,00	0,027	0,686	0,680*	0,680

 

СПИРТЫ

 

метиловый	0,599	1,00	0,056	0,655	0,660	0,650	0,674
этиловый	0,658	2,00	0,077	0,735	0.728*	0,717	0,744
пропиловый	0,686	2,00	0,059	0,745	0,752*	0,740	0,766
бутиловый	0,708	2,00	0,048	0,756	0,763*	0,743	0,758
амиловый	0,722	2,00	0,040	0,762	0,766*	0,766
гексиловый	0,730	2,50	0,043	0,773	0,774*	0,775	0,805
октиловый	0,744	2,50	0,034	0,778	0,777*	0,788
додеценовый	0,761	3,00	0,028	0,792	0,792
изопропиловый	0,686	2,50	0,074	0,760	0.762*	0,759
изобутиловый	0,708	3,00	0,071	0,779	0,779*	0,772	0,798
изоамиловый	0,722	3,00	0,060	0,782	0,782*	0,782	0,799

 

ОДНООСНОВНЫЕ ЭФИРЫ

 

метил формиат	0,511	0,50	0,016	0,527	0,533*	0,518	0,533
этил	0,564	1,00	0,025	0,589	0,580*	0,580	0,588
пропил	0,600	1,00	0,021	0,621	0,625*	0,623
бутил	0,625	1,00	0,018	0,643	0,644*	0,645
метил ацетат	0,556	1,00	0,025	0,581	0,575*	0,570	0,590
этил	0,593	1,00	0,021	0,614	0,614*	0,607	0,627
пропил	0,625	1,00	0,018	0,643	0,645*	0,645	0,651
бутил	0,644	1,50	0,023	0,667	0,666*	0,663	0,667
метил пропионат	0,593	1,50	0,031	0,624	0,624*	0,614	0,628
этил	0,619	1,50	0,027	0,646	0,651*	0,644	0,651
пропил	0,644	1,50	0,023	0,667	0,671*	0,666
метил битурат	0,619	1,50	0,027	0,646	0,650*	0,645	0,650
этил	0,644	1,50	0,023	0,667	0,669*	0,667	0,669
пропил	0,659	2,00	0,028	0,687	0,687*	0,687
изобутил формиат	0,625	1,50	0,027	0,652	0,654*	0,654
изоамил	0,644	2,00	0,031	0,675	0,674*	0,675
изопропил ацетат	0,625	2,00	0,035	0,660	0,656*	0,656
изобутил	0,644	2,00	0,031	0,675	0,676*	0,676
изоамил	0,659	2,00	0,027	0,686	0,687*	0,687	0,690

 

ДВУХОСНОВНЫЕ ЭФИРЫ

 

этил оксалат	0,546	1,00	0,013	0,559	0,560*	0,552	0,554
пропил	0,585	1,00	0,011	0,596	0,605*	0,600
метил малонат	0,514	1,00	0,014	0,528	0,528*	0,520
этил	0,564	1,00	0,012	0,576	0,578*	0,573	0,578
метил сукцинат	0,537	1,50	0,019	0,556	0,558*	0,555
этил	0,578	2,00	0,021	0,599	0,604*	0,600

 

АМИНЫ

 

бутиламин	0,774	1,00	0,024	0,798	0,805*	0,806
амил	0,779	1,00	0,020	0,799	0,796*	0,795
гептил	0,786	1,00	0,015	0,801	0,808*	0,808
диэтил	0,774	1,00	0,024	0,798	0,777*	0,776	0,835
дибутил	0,788	1,00	0,014	0,802	0,802*	0,802

 

ЦИКЛАНЫ

 

циклопентан	0,784	2,23	0,056	0,840	0,844*	0,843
циклогексан	0,787	0,89	0,019	0,806	0,810*	0,785	0,810
Me циклогексан	0,790	0,89	0,016	0,806	0,804	0,792
Et циклогексан	0,788	1,44	0,023	0,811	0,812

 

БЕНЗОЛЫ

 

бензол	0,778	-3,11	-0,074	0,704	0,702*	0,698	0,732
толуол	0,782	-3,50	-0,063	0,719	0,718*	0,712	0,734
o-ксилол	0,786	-3,50	-0,055	0,731	0,733*	0,733
m-ксилол	0,786	-4,28	-0,067	0,719	0,721*	0,720	0,743
p-ксилол	0,786	-3,89	-0,061	0,725	0,723*	0,722
этилбензол	0,782	-3,50	-0,055	0,727	0,727*	0,738

 

У обычных парафинов связь между группой CH₂ и отдельным атомом водорода на отрицательном конце молекулы достаточно тесная для того, чтобы позволить комбинации CH₂.H действовать как конечная группа. Это означает, что в конечных группах каждой цепи имеется 18 единиц вращающейся массы. Поэтому величина ΔI для этих соединений составляет 18/9 = 2. Ветвление добавляет молекуле больше концов и соответственно увеличивает ΔI. 2-метиловые парафины прибавляют одну конечную группу CH₂, повышая ΔI до 3, 2,3-метиловые соединения прибавляют еще одну группу, увеличивая число до 4, и так далее. Очень тесная связь, подобная связи в комбинации CH₂.H, модифицирует общий паттерн. Например, у 2-метилового пропана комбинация CHCH₃ действует как внутренняя группа, и величина ΔI у данного соединения такая же, как у соответствующего обычного парафина, бутана. У 2,2-диметил пропана, комбинация C(CH₃)₂ тоже действует как внутренняя группа, и как единица только с одной конечной группой у более высоких 2,2-диметил парафинов.

Каждая из внутренних групп CH₂ с более высоким начальным уровнем прибавляет 9 единиц вращающейся массы, а не 8 согласно формуле группы. Это говорит о том, что в данных примерах комбинация CH₂.CH₂ действует геометрически, как это было в случае с CH₃.CH. У кольцевых соединений группы CH₂ и CH обладают обычными 8-ю и 7-ю единицами величины соответственно.

Поведение замещенных цепных соединений подобно поведению парафинов, но имеется большая область разнообразия за счет присутствия компонентов, иных, чем углерод и водород. Спирты, типичное семейство данного вида, обладают группой CH₃ на одном конце молекулы и группой CH₂OH на другом. Поэтому величина ΔI для более длинных цепей составляет 26/9 = 2,89. Однако у более низких спиртов часть CH₂ группы CH₂OH возвращается к статусу внутренней группы, а ΔI падает до 2,00. Молекула метилового спирта делает шаг вперед и действует так, как будто у нее лишь один конец. Подобный паттерн можно наблюдать в других органических семействах, таких как эфиры. Поскольку мы обнаружили, что действующие единицы некоторых соединений в определенных ранее исследованных феноменах являются молекулами двойной формулы, представляется, что магнитное поведение метилового спирта и других соединений с подобными характеристиками можно приписать размеру действующей молекулы.

Никаких подобных изучений парамагнитных материалов еще не предпринято. В отличие от диамагнетизма парамагнетизм зависит от температуры. В целях объяснения зависимости нам следует вспомнить, что магнетизм – это движение. Одно из значимых преимуществ осознания статуса магнетизма как движения в том, что его влияние на другие движения можно оценить в терминах непосредственного прибавления или вычитания, а не подходить к нему окружным путем с помощью некоего гипотетического механизма. Диамагнетизм, являющийся движением во времени (отрицательным), не связан с тепловым движением, являющимся движением в пространстве (положительным). Но парамагнетизм положительный и обладает приписанным направлением, противоположным направлению теплового движения. Следовательно, повышение температуры уменьшает парамагнитное влияние.

Внутренний магнетизм, который до сих пор являлся главной темой обсуждения в данной главе, интересен в первую очередь из-за света, который он проливает на природу и свойства магнетизма в целом. С практической точки зрения “магнетизм” – синоним ферромагнетизма. В контексте теории вселенной движения никакого систематического изучения ферромагнетизма еще не предпринято. Однако имеется ряд положений о месте данного феномена в общей физической картине, который следует осветить.

Ферромагнетизм существует лишь ниже температуры, точки Кюри, конкретной для каждого вещества. Ввиду того, что данный вид магнетизма ограничен положительными элементами и некоторыми их соединениями, ферромагнитные материалы так же и парамагнитные, они демонстрируют парамагнитные свойства выше температуры Кюри. В данной сфере восприимчивость линейно соотносится с температурой, но соотношение обратное; то есть, соотношение между температурой и 1/ .

Лишь в одной связи между магнитной восприимчивостью и большинством физических свойств, обсужденных на предыдущих страницах, имеется значимое различие. Например, удельная теплота любого данного вещества понижается с понижением температуры и достигает нуля на конкретном температурном уровне. Отрицательной удельной теплоты не имеется. Соответственно, удельная теплота индивидуального атома равна нулю при всех температурах ниже этого уровня. Но магнитные силы действуют на магнитные вещества при всех температурах ниже критической температуры и выше нее. То есть здесь у нас имеется разница в значении нулевой точки.

Как объяснялось в томе 1, истинное начало отсчета физической активности, естественный нуль, - это единица скорости, скорость света. Естественные физические величины простираются от естественного нуля до естественной единицы скорости в пространстве (наш нуль) в одном направлении и до единицы скорости во времени (обратная скорость) в другом. Две области скоростей идентичны, за исключением инверсии. Большинство физических величин, с которыми мы имеем дело, пребывают в области от нашего нуля до скорости света. Но имеются некоторые величины, выходящие за пределы естественных нулевых уровней. Это вводит в физические соотношения некоторые модифицирующие коэффициенты, поскольку уровни естественного нуля ограничены величинами вида, обсужденного в главе 17; то есть, точками, в которых происходит инверсия большинства физических свойств.

Например, такое свойство как тепловое излучение, которое, увеличиваясь при повышении температуры до единичного температурного уровня (естественного нуля), не продолжает увеличиваться при дальнейшем повышении температуры. Вместо этого, как мы увидим в томе 3, оно подвергается уменьшению, симметричному увеличению, имеющему место между нулем и единицей температуры. Подобный переворот происходит и в случае тех свойств, которые проявляются в регионе внутри единицы пространства, как мы его назвали, в регионе времени, поскольку все изменения в данном регионе происходят во времени, в то время как связанное с ним пространство остается постоянным на уровне единицы.

Ферромагнетизм – это феномен региона времени, поэтому его естественная нулевая точка (температура Кюри) находится на границе между двумя разными регионами, а не в центре симметрии, подобно скорости света - естественному нулю скорости. Вместо того чтобы следовать виду линейного соотношения, являющегося характеристикой свойств регионов внутри единицы пространства, отношение ферромагнетизма к температуре обладает более сложной формой за счет замены пространственного эквивалента времени на реальное пространство в данном регионе, где не происходит изменения в реальном пространстве.

Никаких детальных изучений в этой сфере еще не предпринято, но представляется очевидным, что у более правильных элементов намагничивание следует соотношению (1-x²)¹/2, которое применяется к другим свойствам региона времени, исследованным раньше, и коэффициенту квадратного корня, который тоже может быть межрегиональным. Таким образом, намагничивание может выражаться как M = k(1-T²)¹/4. Если намагничивание устанавливается как часть начального намагничивания, а температура - как часть температуры Кюри, константа k устраняется, и величины, выведенные из уравнения, применяются ко всем веществам, следующим правильному паттерну. В пределах точности экспериментальных данных ослабленное намагничивание вычисляется в согласованности с эмпирическими величинами, как сообщает Д. Г Мартин.100

Поскольку внутренний магнитный заряд прикладывается против базового вращательного движения атома, его сила симметрично распределяется тем же способом, что и гравитационная сила. Но, как мы видели, ферромагнетизм – это движение индивидуального конкретно расположенного компонента атома. Следовательно, направленное распределение ферромагнитной силы в системе отсчета определяется ориентацией атома. Если бы каждый атом действовал независимо, ориентация атомов в совокупности была бы случайной. Но на самом деле каждый магнитно заряженный атом влияет на своих магнитных соседей, стремясь выстроить соседние атомы в соответствии со своими магнитными направлениями. Такое ориентирующее влияние сталкивается с механическим сопротивлением и обычно ограничено в масштабе. По этой причине и поскольку отношение каждой магнитной совокупности с ее магнитным окружением время от времени меняется, магнитная ориентация совокупности обычно не постоянна. Вместо этого совокупность магнитно делится на ряд сегментов, называемых “доменами”.

Обычно домены ориентированы случайно, и действующая магнитная сила ослабляется за счет распределения на разные направления. Применение внешнего поля создает переориентацию атомов в целях адаптации к направлению поля в степени, зависящей от силы поля. Переориентация концентрирует магнитное влияние в направлении поля и вызывает увеличение действующей магнитной силы, достигая максимума, уровня насыщения по завершении переориентации.

 

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 |

Поиск по сайту:

---