Уран (U) — важкий актинідний метал з незвичайними та складними магнітними властивостями, які залежать від кристалічної фази, температури та хімічного стану.
Магнітна природа урану
Уран у чистому металевому стані є:
слабко парамагнітним
Це означає:
- він слабо намагнічується у зовнішньому магнітному полі;
- не зберігає намагніченість після зняття поля;
- не є феромагнетиком.
Електронна причина магнетизму
Електронна конфігурація атома урану:
[RN] 5f^3 6d^1 7s^2
Магнітні властивості визначаються:
- 5f-електронами, які:
- частково локалізовані;
- частково колективізовані (делокалізовані).
Через це:
- уран займає проміжне положення між локалізованими f-електронами (лантаніди) і зонними електронами (перехідні метали).
Кристалічні фази і магнетизм
α-уран (стабільний при кімнатній температурі)
- кристалічна система: орторомбічна;
- магнітні властивості: анізотропний парамагнетизм;
- магнітна сприйнятливість залежить від напрямку кристала.
β- і γ-уран (високотемпературні фази)
- більш металевий характер;
- магнітна сприйнятливість ближча до звичайного парамагнетизму провідників.
Температурна поведінка
- при зниженні температури:
- не спостерігається переходу у феромагнітний стан;
- спінового впорядкування немає навіть при дуже низьких температурах;
- магнітна сприйнятливість:
- не строго підкоряється закону Кюрі.
Чи буває уран феромагнітним?
Чистий уран — ні
Але:
- сполуки урану (наприклад, UO2, UGe2, URhGe) можуть мати:
- антиферомагнітні;
- ферромагнітні;
- навіть екзотичні квантові магнітні стани.
Приклад:
- UGe2 — феромагнітний метал і надпровідник при високому тиску.
6. Магнітна сприйнятливість (порядок величини)
Для металевого урану:
chi ≈ (1–3) × 10^-4 (SI)
(парамагнітна, додатна, слабка)
Металевий уран є слабким парамагнетиком. Його магнітні властивості зумовлені 5f-електронами, які мають проміжний характер між локалізованими та зонними станами. Феромагнетизм у чистому урані відсутній.