Spin degli elettroni dei materiali ferromagnetici e principio di Pauli

From: Elio Fabri <mc8827_at_mclink.it>
Date: 1998/07/16

Ottavio Campana ha scritto:
> Il principio di Pauli vieta che due elettroni siano in uno
> stesso stato: quindi, facendo un esempio di fisica atomica,
> in un orbitale 1s non possono esserci piu' di due elettroni,
> uno nello stato con spin+ l'altro in quello con spin-.
> Ora, non vorrei dire cavolate, ma in questo caso non sono i
> momenti magnetici atomici, generati dagli spin dei propri
> elettroni, che si orientano?
Purtroppo molto spesso le cose vengono presentate in modo tale da
lasciar credere che la necessita' di avere spin antiparalleli
nell'orbitale 1s sia conseguenza dei momenti magnetici.
Niente di piu' falso.
Come regola generale, il momento magnetico delgi elettroni nella fisica
atomica/molecolare produce effetti piccoli, non sempre irrilevanti, ma
mai dominanti.
Gli spin debbono essere antiparalleli perche' questo impone il
comportamento degli elettroni, espresso dal principio di Pauli, o megli
dalla statistica di Fermi-Dirac: stato sempre antisimmetrico.
L'orientamento dei momenti magnetici e' una conseguenza.

Mi ha anche chiesto in e-mail:
>> Per questo motivo, due elettroni con spin paralleli tendono
>> a stare lontani.
>> E' questa la ragione per cui nei legami chimici covalenti
>> gli spin sono antiparalleli: se fossero paralleli, i due
>> elettroni si respingerebbero, e il legame non si formerebbe.
>> Pero' stai attento: per capire adeguatamente queste cose ci
>> vuole la meccanica quantistica, non quella brutta copia che
>> avrai trovato nei libri che studi :-)
> Grazie mille per la risposta, ma non ho ancora capito bene.
> Vuoi dire che i due elettroni dell'orbitale si orientano e
> che uno dei due si allontana, magari passando ad un altro
> orbitale?
Non proprio. Il gioco e' alquanto piu' complicato.
Io provo a spiegarlo, ma l'ho detto che ci vuole la m.q.!

Con le funzioni d'onda dei due elettroni puoi fare un prodotto
simmetrizzato e uno antisimmetrizzato. Al primo corrispondono spin
antiparalleli, al secondo paralleli. Ma gli spin ora possiamo anche
scordarceli.

Il punto e' che la f. d'onda simmetrica e' grande nello spazio fra i due
nuclei, il che comporta una densita' media di carica elettronica
notevole, che scherma la repulsione elettrostatica dei nuclei. A conti
fatti, in queste condizioni il gioco di tutte le forze elettrostatiche
e' attrattivo.
Se invece prendi il prodotto anrtisimmetrico, la f. d'onda tra i nuclei
e' esattamente zero a meta' strada, e generalmente piccola; c'e' poca
carica elettronica e la repulsione dei nuclei e' forte. Percio' questo
stato non puo' essere legato.
Ci hai capito qualcosa? :-))
-------------------
Elio Fabri
Dip. di Fisica
Universita' di Pisa
Received on Thu Jul 16 1998 - 00:00:00 CEST