मैग्नेटोकेमिस्ट्री

मैग्नेटोकेमिस्ट्री का संबंध रासायनिक यौगिकों के चुंबकीय गुणों से है। एक यौगिक में निहित इलेक्ट्रॉन जोड़ी स्पिन और कक्षीय कोणीय गति से चुंबकीय गुण उत्पन्न होते हैं। यौगिक प्रतिचुम्बकीय होते हैं जब उनमें इलेक्ट्रॉन युग्म होता है। आणविक यौगिक जिनमें एक या एक से अधिक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं, अनुचुंबकीय होते हैं। अनुचुंबकत्व का परिमाण एक प्रभावी चुंबकीय क्षण, μ के रूप में व्यक्त किया जाता हैeff. प्रथम-पंक्ति संक्रमण धातुओं के लिए μ का परिमाणeff पहले सन्निकटन के लिए, अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या का एक सरल कार्य है, स्पिन-ओनली फॉर्मूला। सामान्य तौर पर, स्पिन-ऑर्बिट युग्मन μ का कारण बनता हैeff स्पिन-ओनली फॉर्मूले से विचलित करने के लिए। भारी संक्रमण धातुओं, लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स के लिए, स्पिन-ऑर्बिट युग्मन को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है। एक्सचेंज इंटरेक्शन क्लस्टर और अनंत जाली में हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप फेरोमैग्नेटिज्म, प्रति[[लौह चुंबकत्व ]] या  फेरी चुम्बकत्व  व्यक्तिगत स्पिन के सापेक्ष झुकाव के आधार पर होता है।

चुंबकीय संवेदनशीलता
मैग्नेटोकेमिस्ट्री में प्राथमिक माप चुंबकीय संवेदनशीलता है। यह पदार्थ को चुंबकीय क्षेत्र में रखने पर बातचीत की ताकत को मापता है। मात्रा चुंबकीय संवेदनशीलता, प्रतीक द्वारा दर्शाया गया $$\chi_v$$ संबंध द्वारा परिभाषित किया गया है
 * $$\vec{M} = \chi_v \vec{H}$$

कहाँ, $$\vec{M}$$ सामग्री का चुंबकीयकरण है (प्रति इकाई मात्रा में चुंबकीय द्विध्रुवीय क्षण), एम्पेयर  प्रति मीटर (इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली) में मापा जाता है, और $$\vec{H}$$ चुंबकीय क्षेत्र #B और H है, जिसे एम्पीयर प्रति मीटर में भी मापा जाता है। संवेदनशीलता एक आयाम रहित मात्रा है। रासायनिक अनुप्रयोगों के लिए दाढ़ चुंबकीय संवेदनशीलता (χmol) पसंदीदा मात्रा है। इसे मी में मापा जाता है3 मोल -1 (एसआई) या सेमी 3 मोल -1 (सीजीएस) और इसे इस रूप में परिभाषित किया गया है
 * $$\chi_\text{mol} = M\chi_v/\rho$$

जहाँ ρ kg·m में घनत्व है−3 (SI) या g·cm−3 (CGS) और M, मोलर द्रव्यमान kg·mol में है−1 (SI) या g·mol-1 (सीजीएस)। चुंबकीय संवेदनशीलता को मापने के लिए कई तरीके उपलब्ध हैं।


 * गौई संतुलन के साथ नमूने के वजन परिवर्तन को एक विश्लेषणात्मक संतुलन के साथ मापा जाता है जब नमूना एक सजातीय चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है। मापों को एक ज्ञात मानक के विरुद्ध कैलिब्रेटेड किया जाता है, जैसे पारा कोबाल्ट थायोसाइनेट, एचजीसीओ (एनसीएस)4. अंशांकन नमूने के घनत्व को जानने की आवश्यकता को समाप्त करता है। नमूना को चुंबक के ध्रुव के टुकड़ों के बीच cryostat  में रखकर चर तापमान मापन किया जा सकता है।
 * इवांस संतुलन। एक मरोड़ संतुलन है जो चुम्बकों को उनकी प्रारंभिक स्थिति में वापस लाने के लिए एक निश्चित स्थिति में एक नमूना और एक चर माध्यमिक चुंबक का उपयोग करता है। यह भी, एचजीसीओ (एनसीएस) के खिलाफ कैलिब्रेट किया गया है4.
 * फैराडे तुला के साथ नमूना को निरंतर ढाल के चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, और एक मरोड़ संतुलन पर तौला जाता है। यह विधि चुंबकीय अनिसोट्रॉपी पर जानकारी प्राप्त कर सकती है।
 * SQUID एक बहुत ही संवेदनशील मैग्नेटोमीटर है।
 * समाधान में पदार्थों के लिए संवेदनशीलता को मापने के लिए परमाणु चुंबकीय अनुनाद का उपयोग किया जा सकता है।

चुंबकीय व्यवहार के प्रकार
जब एक पृथक परमाणु को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है तो एक अन्योन्य क्रिया होती है क्योंकि परमाणु में प्रत्येक इलेक्ट्रॉन चुंबक की तरह व्यवहार करता है, अर्थात इलेक्ट्रॉन का एक चुंबकीय क्षण होता है। परस्पर क्रिया दो प्रकार की होती है।
 * 1) प्रतिचुंबकत्व। जब एक चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है तो परमाणु चुंबकीय रूप से ध्रुवीकृत हो जाता है, अर्थात यह एक प्रेरित चुंबकीय क्षण विकसित करता है। अंतःक्रिया का बल परमाणु को चुंबकीय क्षेत्र से बाहर धकेलता है। परिपाटी के अनुसार प्रतिचुम्बकीय संवेदनशीलता को ऋणात्मक चिह्न दिया जाता है। बहुधा प्रतिचुंबकीय परमाणुओं में कोई अयुगलित इलेक्ट्रॉन नहीं होता है अर्थात प्रत्येक इलेक्ट्रॉन एक ही परमाणु कक्षीय में दूसरे इलेक्ट्रॉन के साथ युग्मित होता है। दो इलेक्ट्रॉनों के क्षण एक दूसरे को रद्द कर देते हैं, इसलिए परमाणु का कोई शुद्ध चुंबकीय क्षण नहीं होता है। हालांकि, आयन ईयू के लिए3+ जिसमें छह अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं, कक्षीय कोणीय संवेग इलेक्ट्रॉन कोणीय संवेग को रद्द कर देता है, और यह आयन शून्य केल्विन पर प्रतिचुंबकीय होता है।
 * 2) पैरामैग्नेटिज्म। कम से कम एक इलेक्ट्रॉन दूसरे के साथ युग्मित नहीं है। परमाणु का एक स्थायी चुंबकीय क्षण होता है। जब एक चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, परमाणु क्षेत्र में आकर्षित होता है। परिपाटी द्वारा अनुचुंबकीय संवेदनशीलता को सकारात्मक संकेत दिया जाता है।

जब परमाणु किसी रासायनिक यौगिक में मौजूद होता है तो उसका चुंबकीय व्यवहार उसके रासायनिक वातावरण द्वारा संशोधित होता है। चुंबकीय क्षण का मापन उपयोगी रासायनिक जानकारी दे सकता है।

कुछ क्रिस्टलीय सामग्रियों में अलग-अलग चुंबकीय क्षणों को एक दूसरे के साथ संरेखित किया जा सकता है (चुंबकीय क्षण में परिमाण और दिशा दोनों होते हैं)। यह फेरोमैग्नेटिज्म, एंटीफेरोमैग्नेटिज्म या फेरिमैग्नेटिज्म को जन्म देता है। ये समग्र रूप से क्रिस्टल के गुण हैं, जिनका रासायनिक गुणों पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है।

= प्रतिचुम्बकत्व =

डायमैग्नेटिज्म रासायनिक यौगिकों की एक सार्वभौमिक संपत्ति है, क्योंकि सभी रासायनिक यौगिकों में इलेक्ट्रॉन जोड़े होते हैं। एक यौगिक जिसमें कोई अयुग्मित इलेक्ट्रॉन नहीं होता है, प्रतिचुम्बकीय कहलाता है। प्रभाव कमजोर है क्योंकि यह प्रेरित चुंबकीय क्षण के परिमाण पर निर्भर करता है। यह इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या और उन परमाणुओं की रासायनिक प्रकृति पर निर्भर करता है जिनसे वे संबंधित हैं। इसका अर्थ है कि प्रभाव योज्य हैं, और प्रतिचुंबकीय योगदानों की एक तालिका, या पास्कल के स्थिरांक, एक साथ रखे जा सकते हैं।  अनुचुम्बकीय यौगिकों के साथ प्रेक्षित संवेदनशीलता को इसमें तथाकथित प्रतिचुंबकीय सुधार जोड़कर समायोजित किया जा सकता है, जो तालिका से मूल्यों के साथ गणना की गई प्रतिचुंबकीय संवेदनशीलता है।

तंत्र और तापमान निर्भरता
एक धातु आयन जिसमें एक एकल अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होता है, जैसे Cu2+, एक समन्वय परिसर में अनुचुंबकत्व के तंत्र का सबसे सरल उदाहरण प्रदान करता है। अलग-अलग धातु आयनों को लिगेंड द्वारा दूर रखा जाता है, ताकि उनके बीच कोई चुंबकीय संपर्क न हो। प्रणाली को चुंबकीय रूप से पतला कहा जाता है। परमाणुओं के चुंबकीय द्विध्रुव यादृच्छिक दिशाओं में इंगित करते हैं। जब एक चुंबकीय क्षेत्र लागू किया जाता है, तो प्रथम-क्रम Zeeman विभाजन होता है। स्पिन के साथ क्षेत्र में गठबंधन वाले परमाणु गैर-गठबंधन स्पिन वाले परमाणुओं से थोड़ा अधिक संख्या में हैं। पहले क्रम के Zeeman प्रभाव में दो राज्यों के बीच ऊर्जा अंतर लागू क्षेत्र की ताकत के समानुपाती होता है। ΔE के रूप में ऊर्जा अंतर को नकारते हुए, बोल्टज़मान वितरण दो आबादी का अनुपात देता है $$e^{-\Delta E/kT}$$, जहां k बोल्ट्जमैन स्थिरांक है और T केल्विन में तापमान है। ज्यादातर मामलों में ΔE kT से बहुत छोटा है और घातीय को 1 - ΔE/kT के रूप में विस्तारित किया जा सकता है। यह इस अभिव्यक्ति में 1/T की उपस्थिति से अनुसरण करता है कि संवेदनशीलता तापमान के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
 * $$\chi={C \over T}$$

इसे क्यूरी कानून के रूप में जाना जाता है और आनुपातिकता स्थिरांक, सी, क्यूरी स्थिरांक के रूप में जाना जाता है, जिसका मूल्य दाढ़ संवेदनशीलता के लिए गणना की जाती है
 * $$C=\frac{N g^2S(S+1)\mu_B^2}{3k}$$

जहाँ N अवोगाद्रो स्थिरांक है, g लैंडे g-कारक है, और μ हैB बोहर चुंबक है। इस उपचार में यह माना गया है कि इलेक्ट्रॉनिक जमीनी स्थिति पतित नहीं है, कि चुंबकीय संवेदनशीलता केवल इलेक्ट्रॉन स्पिन के कारण होती है और केवल जमीनी अवस्था ऊष्मीय रूप से आबाद होती है।

जबकि कुछ पदार्थ क्यूरी कानून का पालन करते हैं, अन्य क्यूरी-वीस कानून का पालन करते हैं।
 * $$\chi = \frac{C}{T - T_{c}}$$

Tcक्यूरी तापमान है। क्यूरी-वीस नियम तभी लागू होगा जब तापमान क्यूरी तापमान से काफी ऊपर हो। क्यूरी तापमान से कम तापमान पर पदार्थ लौह-चुंबकीय  हो सकता है। भारी संक्रमण तत्वों के साथ अधिक जटिल व्यवहार देखा जाता है।

प्रभावी चुंबकीय क्षण
जब क्यूरी कानून का पालन किया जाता है, दाढ़ी संवेदनशीलता और तापमान का उत्पाद स्थिर होता है। प्रभावी चुंबकीय क्षण, μeff तब परिभाषित किया जाता है जैसा
 * $$\mu_{\text{eff}} = \mathrm{constant}\sqrt{T \chi}$$

जहाँ C में CGS इकाइयाँ सेमी हैं 3 तिल -1 के, एमeff है
 * $$\mu_{\text{eff}} = \sqrt{3 k \over N \mu_B^2} \sqrt{T \chi} \approx 2.82787 \sqrt{T \chi}$$

जहाँ C में SI मात्रक m है 3 तिल -1 के, एमeff है
 * $$\mu_{\text{eff}} = \sqrt{3 k \over N \mu_0 \mu_B^2} \sqrt{T \chi} \approx 797.727 \sqrt{T \chi}$$

मात्रा μeff प्रभावी रूप से आयाम रहित है, लेकिन अक्सर बोह्र मैग्नेटन (μB).

क्यूरी कानून का पालन करने वाले पदार्थों के लिए, प्रभावी चुंबकीय क्षण तापमान से स्वतंत्र होता है। अन्य पदार्थों के लिए μeff तापमान पर निर्भर है, लेकिन अगर क्यूरी-वीस कानून लागू होता है और क्यूरी तापमान कम होता है तो निर्भरता कम होती है।

तापमान स्वतंत्र अनुचुंबकत्व
जिन यौगिकों के प्रतिचुंबकीय होने की उम्मीद की जाती है, वे इस प्रकार के कमजोर अनुचुंबकत्व को प्रदर्शित कर सकते हैं। यह दूसरे क्रम के Zeeman प्रभाव से उत्पन्न होता है जिसमें अतिरिक्त विभाजन, क्षेत्र की ताकत के वर्ग के अनुपात में होता है। यह निरीक्षण करना मुश्किल है क्योंकि यौगिक अनिवार्य रूप से चुंबकीय क्षेत्र के साथ प्रतिचुंबकीय अर्थ में भी संपर्क करता है। फिर भी, परमैंगनेट आयन के लिए डेटा उपलब्ध हैं। भारी तत्वों के यौगिकों, जैसे यूरेनिल यौगिकों में निरीक्षण करना आसान है।

एक्सचेंज इंटरैक्शन
एक्सचेंज इंटरैक्शन तब होता है जब पदार्थ चुंबकीय रूप से पतला नहीं होता है और अलग-अलग चुंबकीय केंद्रों के बीच बातचीत होती है। एक्सचेंज इंटरैक्शन के परिणाम को प्रदर्शित करने वाली सबसे सरल प्रणालियों में से एक क्रिस्टलीय कॉपर (II) एसीटेट, Cu है2(ओएसी)4(एच2ओ)2. जैसा कि सूत्र इंगित करता है, इसमें दो कॉपर (II) आयन होते हैं। घन2+ आयनों को चार एसीटेट लिगेंड द्वारा एक साथ रखा जाता है, जिनमें से प्रत्येक तांबे के आयनों को बांधता है। प्रत्येक घन2+ आयन में d है9 इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन, और इसलिए एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होना चाहिए। यदि तांबे के आयनों के बीच एक सहसंयोजक बंधन होता, तो इलेक्ट्रॉन जोड़े जाते और यौगिक प्रतिचुंबकीय होता। इसके बजाय, एक एक्सचेंज इंटरेक्शन होता है जिसमें अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों के स्पिन आंशिक रूप से एक-दूसरे से जुड़ जाते हैं। वास्तव में दो राज्य बनते हैं, एक समानांतर घुमावों के साथ और दूसरा विपरीत घुमावों के साथ। दोनों राज्यों के बीच ऊर्जा अंतर इतना कम है कि उनकी आबादी तापमान के साथ काफी भिन्न होती है। परिणामस्वरूप सिग्मॉइड फ़ंक्शन पैटर्न में चुंबकीय क्षण तापमान के साथ बदलता रहता है। स्पिन के विरोध वाले राज्य में कम ऊर्जा होती है, इसलिए इस मामले में बातचीत को एंटीफेरोमैग्नेटिक के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। ऐसा माना जाता है कि यह superexchange  का एक उदाहरण है, जो एसीटेट लिगैंड्स के ऑक्सीजन और कार्बन परमाणुओं द्वारा मध्यस्थता करता है। अन्य डिमर और क्लस्टर विनिमय व्यवहार प्रदर्शित करते हैं। एक्सचेंज इंटरैक्शन एक आयाम में अनंत श्रृंखलाओं, दो आयामों में विमानों या तीन आयामों में पूरे क्रिस्टल पर कार्य कर सकता है। ये लंबी दूरी के चुंबकीय क्रम के उदाहरण हैं। वे फेरोमैग्नेटिज्म, एंटीफेरोमैग्नेटिज्म या फेरिमैग्नेटिज्म को जन्म देते हैं, जो कि अलग-अलग स्पिन की प्रकृति और सापेक्ष झुकाव पर निर्भर करता है। क्यूरी तापमान से नीचे के तापमान पर यौगिक फेरोमैग्नेटिज्म के रूप में लंबी दूरी की चुंबकीय व्यवस्था प्रदर्शित करते हैं। एक अन्य महत्वपूर्ण तापमान नील तापमान है, जिसके नीचे एंटीफेरोमैग्नेटिज्म होता है। निकल क्लोराइड का हेक्साहाइड्रेट, NiCl2ताहा2O, का तापमान 8.3 K है। इस तापमान पर संवेदनशीलता अधिकतम होती है। नील तापमान के नीचे संवेदनशीलता कम हो जाती है और पदार्थ एंटीफेरोमैग्नेटिक हो जाता है।

संक्रमण धातु आयनों के परिसरों
एक या एक से अधिक अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों के साथ एक संक्रमण धातु आयन वाले यौगिक के लिए प्रभावी चुंबकीय क्षण अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों के कुल कक्षीय और स्पिन कोणीय गति पर निर्भर करता है, $$\vec{L}$$ और $$\vec{S}$$, क्रमश। इस संदर्भ में कुल का अर्थ सदिश योग है। इस सन्निकटन में कि धातु आयनों की इलेक्ट्रॉनिक अवस्थाएँ कोणीय संवेग युग्मन | रसेल-सॉन्डर्स युग्मन द्वारा निर्धारित की जाती हैं और वह स्पिन-ऑर्बिट युग्मन नगण्य है, चुंबकीय क्षण द्वारा दिया जाता है
 * $$\mu_{\text{eff}} = \sqrt{\vec{L}(\vec{L}+1)+ 4\vec{S}(\vec{S}+1)} \mu_B$$

स्पिन-ओनली फ़ॉर्मूला
कक्षीय कोणीय संवेग तब उत्पन्न होता है जब कक्षकों के पतित समुच्चय के एक कक्षक में एक इलेक्ट्रॉन को घूर्णन द्वारा सेट के दूसरे कक्षक में ले जाया जाता है। आणविक समरूपता के परिसरों में कुछ घुमाव संभव नहीं हैं। उस स्थिति में कक्षीय कोणीय संवेग को बुझ जाता है और कहा जाता है $$\vec{L}$$ अपेक्षा से छोटा है (आंशिक शमन), या शून्य (पूर्ण शमन)। निम्नलिखित मामलों में पूर्ण शमन है। ध्यान दें कि डी की पतित जोड़ी में एक इलेक्ट्रॉनx2–y2 या डीz2 सममिति के कारण कक्षक दूसरे कक्षक में नहीं घूम सकते। :{|class="wikitable" style="text-align:center" !rowspan=2|dn||colspan=3|Octahedral||Tetrahedral ! ||high-spin||low-spin ||
 * +Quenched orbital angular momentum
 * d1|| || || ||e1
 * d2|| || || ||e2
 * d3||t2g3|| || ||
 * d4|| ||t2g3eg1|| ||
 * d5|| ||t2g3eg2|| ||
 * d6|| || ||t2g6 ||e3t23
 * d7|| || ||t2g6eg1 ||e4t23
 * d8||t2g6eg2|| || ||
 * d9||t2g6eg3|| || ||
 * }
 * किंवदंती: टी2g, टी2 = (डीxy, डीxz, डीyz). यह हैg, ई = (डीx2–y2, डीz2).
 * d6|| || ||t2g6 ||e3t23
 * d7|| || ||t2g6eg1 ||e4t23
 * d8||t2g6eg2|| || ||
 * d9||t2g6eg3|| || ||
 * }
 * किंवदंती: टी2g, टी2 = (डीxy, डीxz, डीyz). यह हैg, ई = (डीx2–y2, डीz2).
 * d9||t2g6eg3|| || ||
 * }
 * किंवदंती: टी2g, टी2 = (डीxy, डीxz, डीyz). यह हैg, ई = (डीx2–y2, डीz2).

जब कक्षीय कोणीय संवेग पूरी तरह से बुझ जाता है, $$\vec{L}=0$$ और अनुचुंबकत्व को अकेले इलेक्ट्रॉन स्पिन के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। कुल स्पिन कोणीय संवेग केवल अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या का आधा है और स्पिन-ओनली सूत्र का परिणाम है।
 * $$\mu_{\text{eff}}= \sqrt{n(n+2)} \mu_B$$

जहाँ n अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या है। स्पिन-ओनली फॉर्मूला पहली-पंक्ति संक्रमण धातुओं के उच्च-स्पिन परिसरों के लिए एक अच्छा पहला सन्निकटन है।
 * {|class="wikitable" style="text-align:center"

!Ion!!Number of unpaired electrons!!Spin-only moment /μB!!observed moment /μB स्पिन-ओनली फॉर्मूले से छोटे विचलन कक्षीय कोणीय गति या स्पिन-ऑर्बिट युग्मन की उपेक्षा के परिणामस्वरूप हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, टेट्राहेड्रल डी3, डी4, डी8 और डी9 कॉम्प्लेक्स एक ही आयन के ऑक्टाहेड्रल कॉम्प्लेक्स की तुलना में स्पिन-ओनली फॉर्मूला से बड़े विचलन दिखाते हैं, क्योंकि टेट्राहेड्रल मामले में कक्षीय योगदान की शमन कम प्रभावी होती है।
 * Ti3+ ||1||1.73||1.73
 * V4+||1 ||1.73||1.68–1.78
 * Cu2+ ||1 ||1.73||1.70–2.20
 * V3+||2||2.83||2.75–2.85
 * Ni2+||2||2.83||2.8–3.5
 * V2+ ||3||3.87||3.80–3.90
 * Cr3+ ||3||3.87||3.70–3.90
 * Co2+ ||3||3.87||4.3–5.0
 * Mn4+ ||3||3.87||3.80–4.0
 * Cr2+ ||4||4.90 ||4.75–4.90
 * Fe2+ ||4 ||4.90||5.1–5.7
 * Mn2+ ||5||5.92 ||5.65–6.10
 * Fe3+ ||5||5.92||5.7–6.0
 * }
 * Co2+ ||3||3.87||4.3–5.0
 * Mn4+ ||3||3.87||3.80–4.0
 * Cr2+ ||4||4.90 ||4.75–4.90
 * Fe2+ ||4 ||4.90||5.1–5.7
 * Mn2+ ||5||5.92 ||5.65–6.10
 * Fe3+ ||5||5.92||5.7–6.0
 * }
 * Fe2+ ||4 ||4.90||5.1–5.7
 * Mn2+ ||5||5.92 ||5.65–6.10
 * Fe3+ ||5||5.92||5.7–6.0
 * }
 * Fe3+ ||5||5.92||5.7–6.0
 * }

लो-स्पिन कॉम्प्लेक्स
क्रिस्टल क्षेत्र सिद्धांत के अनुसार, एक ऑक्टाहेडल परिसर में एक संक्रमण धातु आयन के डी ऑर्बिटल्स एक क्रिस्टल क्षेत्र में दो समूहों में विभाजित होते हैं। यदि विभाजन इतना बड़ा है कि इलेक्ट्रॉनों को एक ही कक्षीय में विपरीत स्पिन के साथ रखने के लिए आवश्यक ऊर्जा को दूर करने के लिए, एक कम-स्पिन परिसर का परिणाम होगा।
 * {|class="wikitable" style="text-align:center"

!rowspan=2|d-count ||colspan=2|Number of unpaired electrons||rowspan=2|examples !high-spin!!low-spin एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन μ के साथeff मान 1.8 से 2.5 μ तक होते हैंB और दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों के साथ परास 3.18 से 3.3 μ हैB. ध्यान दें कि Fe के लो-स्पिन कॉम्प्लेक्स2+ और कं3+ प्रतिचुंबकीय हैं। परिसरों का एक अन्य समूह जो प्रतिचुंबकीय है, d का वर्ग-तलीय परिसर है8 आयन जैसे Ni2+ और Rh+ और ए.यू3+.
 * + High and low -spin octahedral complexes
 * d4||4||2||Cr2+, Mn3+
 * d5||5 ||1 ||Mn2+, Fe3+
 * d6||4 ||0 ||Fe2+, Co3+
 * d7|| 3||1 ||Co2+
 * }
 * d6||4 ||0 ||Fe2+, Co3+
 * d7|| 3||1 ||Co2+
 * }
 * }

स्पिन क्रॉस-ओवर
जब हाई-स्पिन और लो-स्पिन अवस्थाओं के बीच ऊर्जा का अंतर kT (k बोल्ट्जमैन स्थिरांक और T तापमान है) के बराबर होता है, तो स्पिन अवस्थाओं के बीच एक संतुलन स्थापित होता है, जिसमें इलेक्ट्रॉनिक आइसोमर्स कहा जाता है। ट्रिस-डाइथियोकार्बामेट आयरन (III), फ़े (एस2सीएनआर2)3, एक अच्छी तरह से प्रलेखित उदाहरण है। प्रभावी क्षण एक विशिष्ट डी से भिन्न होता है5 2.25 μ का लो-स्पिन मानB 80 K पर 4 μ से अधिकB 300 के ऊपर

दूसरी और तीसरी पंक्ति संक्रमण धातु
ऊपर चर्चा की गई संक्रमण धातुओं की तुलना में भारी संक्रमण धातुओं के परिसरों के लिए क्रिस्टल क्षेत्र विभाजन बड़ा है। इसका एक परिणाम यह है कि लो-स्पिन कॉम्प्लेक्स बहुत अधिक सामान्य हैं। स्पिन-ऑर्बिट युग्मन स्थिरांक, ζ, भी बड़े होते हैं और प्राथमिक उपचारों में भी इन्हें अनदेखा नहीं किया जा सकता है। डेटा की एक विस्तृत तालिका के साथ, चुंबकीय व्यवहार को संक्षेप में प्रस्तुत किया गया है।
 * {| class=wikitable

!d-count!!kT/ζ=0.1 μeff!!kT/ζ=0 μeff!!Behaviour with large spin–orbit coupling constant, ζnd
 * d1||0.63||0||μeff varies with T1/2
 * d2||1.55||1.22||μeff varies with T, approximately
 * d3||3.88||3.88||Independent of temperature
 * d4||2.64||0||μeff varies with T1/2
 * d5||1.95||1.73||μeff varies with T, approximately
 * }
 * d4||2.64||0||μeff varies with T1/2
 * d5||1.95||1.73||μeff varies with T, approximately
 * }
 * d5||1.95||1.73||μeff varies with T, approximately
 * }

लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स
रसेल-सॉन्डर्स युग्मन, एलएस कपलिंग, लैंथेनाइड आयनों पर लागू होता है, क्रिस्टल क्षेत्र प्रभावों को नजरअंदाज किया जा सकता है, लेकिन स्पिन-ऑर्बिट युग्मन नगण्य नहीं है। नतीजतन, स्पिन और कक्षीय कोणीय संवेग को संयोजित करना पड़ता है
 * $$\vec{L} = \sum_i \vec{l}_i$$
 * $$ \vec{S} = \sum_i \vec{s}_i$$
 * $$\vec{J} = \vec{L} + \vec{S}$$

और परिकलित चुंबकीय क्षण द्वारा दिया जाता है
 * $$\mu_{\text{eff}}=g \sqrt{\vec{J}(\vec{J}+1)}; g={3 \over 2} +\frac{\vec{S}(\vec{S}+1)-\vec{L}(\vec{L}+1)}{2 \vec{J}(\vec{J}+1)}$$
 * {|class="wikitable" style="text-align:center"

!lanthanide!!Ce!!Pr!!Nd!!Pm!!Sm!!Eu!!Gd!!Tb!!Dy!!Ho!!Er!!Tm!!Yb!!Lu एक्टिनाइड्स में स्पिन-ऑर्बिट युग्मन मजबूत होता है और युग्मन जे जे युग्मन के अनुमानित होता है।
 * +Magnetic properties of trivalent lanthanide compounds
 * Number of unpaired électrons||1||2||3||4||5||6||7||6||5||4||3||2||1||0
 * calculated moment /μB||2.54||3.58||3.62||2.68||0.85||0||7.94||9.72||10.65||10.6||9.58||7.56||4.54||0
 * observed moment /μB||2.3–2.5||3.4–3.6||3.5–3.6|| ||1.4–1.7|| 3.3–3.5||7.9–8.0||9.5–9.8||10.4–10.6||10.4–10.7||9.4–9.6||7.1–7.5||4.3–4.9||0
 * }
 * observed moment /μB||2.3–2.5||3.4–3.6||3.5–3.6|| ||1.4–1.7|| 3.3–3.5||7.9–8.0||9.5–9.8||10.4–10.6||10.4–10.7||9.4–9.6||7.1–7.5||4.3–4.9||0
 * }
 * }
 * $$\vec{J} = \sum_i \vec{j}_i

= \sum_i(\vec{l}_i + \vec{s}_i)$$ इसका मतलब है कि प्रभावी पल की गणना करना मुश्किल है। उदाहरण के लिए, यूरेनियम (IV), च2, परिसर में [UCl6]2− का मापित प्रभावी आघूर्ण 2.2 μ हैB, जिसमें तापमान-स्वतंत्र पैरामैग्नेटिज्म का योगदान शामिल है।

मुख्य समूह तत्व और कार्बनिक यौगिक


मुख्य वर्ग के तत्वों के बहुत कम यौगिक अनुचुम्बकीय होते हैं। उल्लेखनीय उदाहरणों में शामिल हैं: ऑक्सीजन, ओ2; नाइट्रिक ऑक्साइड, नहीं; नाइट्रोजन डाइऑक्साइड, नहीं2 और क्लोरिन डाइऑक्साइड, ClO2. कार्बनिक रसायन विज्ञान में, अयुग्मित इलेक्ट्रॉन वाले यौगिकों को मुक्त कण कहा जाता है। मुक्त कण, कुछ अपवादों के साथ, अल्पकालिक होते हैं क्योंकि एक मुक्त कण दूसरे के साथ तेजी से प्रतिक्रिया करेगा, इसलिए उनके चुंबकीय गुणों का अध्ययन करना मुश्किल है। हालांकि, यदि कम तापमान पर एक ठोस मैट्रिक्स में एक तनु घोल में रेडिकल एक दूसरे से अच्छी तरह से अलग हो जाते हैं, तो उनका अध्ययन इलेक्ट्रॉन पैरामैग्नेटिक रेजोनेंस (EPR) द्वारा किया जा सकता है। ऐसे मूलक विकिरण द्वारा उत्पन्न होते हैं। व्यापक ईपीआर अध्ययनों ने मुक्त कणों में इलेक्ट्रॉन निरूपण के बारे में बहुत कुछ प्रकट किया है। सीएच का सिम्युलेटेड स्पेक्ट्रम3• रैडिकल 3 समान हाइड्रोजन नाभिकों के साथ इलेक्ट्रॉन की परस्पर क्रिया के कारण अति सूक्ष्म विभाजन  दिखाता है, जिनमें से प्रत्येक में 1/2 का स्पिन होता है। स्पिन लेबल लंबे समय तक रहने वाले मुक्त कण होते हैं जिन्हें कार्बनिक अणुओं में डाला जा सकता है ताकि ईपीआर द्वारा उनका अध्ययन किया जा सके। उदाहरण के लिए, साइट-निर्देशित स्पिन लेबलिंग में नाइट्रॉक्साइड एमटीएसएल, टेट्रा मिथाइल पाइपरिडीन ऑक्साइड, समय  का एक कार्यात्मक व्युत्पन्न है।

अनुप्रयोग
गैडोलीनियम आयन, जी.डी3+, में f7 इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन, सभी स्पिन समानांतर के साथ। जीडी के यौगिक3+ आयन MRI स्कैन के लिए एमआरआई कंट्रास्ट एजेंट के रूप में उपयोग करने के लिए सबसे उपयुक्त हैं। गैडोलीनियम यौगिकों के चुंबकीय क्षण किसी भी संक्रमण धातु आयन की तुलना में बड़े होते हैं। गैडोलिनियम है अन्य लैंथेनाइड आयनों के लिए पसंद किया जाता है, जिनमें से कुछ के पास बड़े प्रभावी क्षण होते हैं, इसकी वजह यह है कि इसका ऊर्जा स्तर को कम करना|नॉन-डीजेनरेट इलेक्ट्रॉनिक ग्राउंड स्टेट है। कई वर्षों तक आक्सीहीमोग्लोबिन की प्रकृति, Hb-O2, अत्यधिक विवादास्पद था। यह प्रयोगात्मक रूप से प्रतिचुंबकीय होने के लिए पाया गया था। डीऑक्सी-हीमोग्लोबिन को आम तौर पर +2 ऑक्सीकरण अवस्था में लोहे का एक जटिल माना जाता है, जो कि डी है6 4.9 μ के स्पिन-ओनली मान के पास उच्च-स्पिन चुंबकीय आघूर्ण वाला सिस्टमB. यह प्रस्तावित किया गया था कि लोहे का ऑक्सीकरण होता है और ऑक्सीजन सुपरऑक्साइड में कम हो जाती है।
 * फे (द्वितीय) एचबी (हाई-स्पिन) + ओ2 [फे (III) एचबी] ओ2 -

Fe से इलेक्ट्रॉनों का युग्मन3+ और ओ2− तब एक विनिमय तंत्र के माध्यम से घटित होने के लिए प्रस्तावित किया गया था। अब यह दिखाया गया है कि वास्तव में लोहा (II) हाई-स्पिन से लो-स्पिन में तब बदलता है जब एक ऑक्सीजन अणु लोहे को इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी दान करता है। जबकि डीऑक्सी-हीमोग्लोबिन में लोहे का परमाणु हीम के तल के ऊपर स्थित होता है, कम-स्पिन परिसर में प्रभावी आयनिक त्रिज्या कम हो जाती है और लोहे का परमाणु हीम तल में स्थित होता है। : फे (द्वितीय) एचबी + ओ2 [फे (द्वितीय) एचबी] ओ2 (कम स्पिन) कृत्रिम ऑक्सीजन वाहक खोजने के लिए अनुसंधान पर इस जानकारी का महत्वपूर्ण असर है।

गैलियम (II) के यौगिक अभी हाल तक अज्ञात थे। चूंकि गैलियम की परमाणु संख्या एक विषम संख्या (31) है, Ga2+ में एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होना चाहिए। यह मान लिया गया था कि यह एक मुक्त मूलक के रूप में कार्य करेगा और बहुत कम जीवनकाल होगा। गा (द्वितीय) यौगिकों का अस्तित्व तथाकथित निष्क्रिय-जोड़ी प्रभाव का हिस्सा था। जब आनुभविक सूत्र जैसे कि [GaCl3]− संश्लेषित किए गए थे, वे प्रतिचुंबकीय पाए गए थे। इसका तात्पर्य गा-गा बंधन और एक द्विमेरिक सूत्र के गठन से है, [गा2क्लोरीन6]2−.

यह भी देखें

 * चुंबकीय खनिज विज्ञान
 * मैग्नेटोइलेक्ट्रोकेमिस्ट्री
 * चुंबकीय आयनिक तरल
 * स्पिन बर्फ
 * स्पिन ग्लास
 * सुपरडायमैग्नेटिज्म, सुपरपरा चुंबकत्व, सुपरफेरोमैग्नेटिज्म
 * एकल-अणु चुंबक|एकल-अणु चुंबकत्व

बाहरी संबंध

 * Online available information resources on magnetochemistry
 * Tables of Diamagnetic Corrections and Pascal's Constants