@Fenris Beim Magnetismus handelt es sich (Ă€hnlich wie bei der Supraleitung) um spezifisch-quantenmechanische Effekte, die nicht einfach darzustellen sind. Ein erfolgreiches Modell wurde schon 1927 mit der Heitler-London-Theorie der Bildung von Wasserstoff-MolekĂŒlen entwickelt, obwohl diese Theorie zunĂ€chst nichts mit âMagnetismusâ zu tun zu haben schien. Nach dieser Theorie entstehen sog. Ï-MolekĂŒlorbitale, d. h. es bildet sich aus den zwei atomaren Wasserstoff-Funktionen ui(âŠ) ein orbitaler sogenannter Ï-MolekĂŒlzustand:
Das letzte Produkt ergibt sich aus dem ersten wegen des quantenmechanischen Prinzips der Ununterscheidbarkeit identischer Teilchen. Es bedeutet: Das erste Elektron, r1, kann sich nicht nur beim ersten Atomkern befinden, sondern ebenso gut in einem atomaren Wasserstoff-Orbital beim zweiten Atomkern, wĂ€hrend sich das zweite Elektron beim ersten Atomkern befindet. Dies ergibt die sogenannte âAustauschwechselwirkungâ, die fĂŒr das Zustandekommen des Magnetismus eine fundamentale Rolle spielt und um Faktoren von 100 bis 1000 stĂ€rker ist als die durch die Elektrodynamik beschriebenen phĂ€nomenologischen Terme.
Bei der Spinfunktion Ï(s1, s2), welche fĂŒr den Magnetismus verantwortlich ist, gilt dann wegen des sogenannten Pauli-Prinzips das komplementĂ€re Verhalten [2]
d. h. es mĂŒssen nicht nur die ui durch α und ÎČ ersetzt werden (ersteres bedeutet âspin upâ, letzteres âspin downâ), sondern auch + durch â, sowie z. B. r1 durch die beiden diskreten Werte von s1, nĂ€mlich durch ±œ. Und zwar gilt α (+1/2)=ÎČ (-1/2) = 1 und α (-1/2)=ÎČ (+1/2) = 0. Es ergibt sich so, d. h. mit dem Minuszeichen in (1b), eine Singulett-Spinfunktion. Das besagt: die Spins sind antiparallel; beim Festkörper bedeutet das Antiferromagnetismus und bei zweiatomigen MolekĂŒlen Diamagnetismus. Die Tendenz zur MolekĂŒlbindung, entsprechend der oben angegebenen Ortsfunktion, ergibt also wegen des Pauli-Prinzips automatisch die schon erwĂ€hnte Singulettsymmetrie des Spinzustandes; wogegen die Coulomb-AbstoĂung der beiden Elektronen zu einer Singulett-Ortsfunktion und komplementĂ€r dazu zu einer Triplett-Spinfunktion fĂŒhren wĂŒrde, d. h. âdie Spins wĂŒrden jetzt parallel stehenâ. Der letztgenannte Effekt ĂŒberwiegt bei Eisen, Kobalt und Nickel; diese Metalle sind ferromagnetisch. Bei den zweiatomigen MolekĂŒlen ĂŒberwiegt er auch beim Sauerstoff, das im Gegensatz zu den anderen zweiatomigen MolekĂŒlen nicht diamagnetisch, sondern paramagnetisch ist. Der zuerst genannte Effekt ĂŒberwiegt dagegen bei den anderen Metallen wie Natrium, Kalium, Magnesium oder Strontium, die nichtmagnetisch sind, oder bei Mangan, das antiferromagnetisch ist.
Aus dem Heitler-London-Modell entstand durch Verallgemeinerung das grundlegende sogenannte Heisenberg-Modell des Magnetismus [3] (Heisenberg 1928).
Die ErklĂ€rung des PhĂ€nomens beruht also letztlich auf allen SubtilitĂ€ten der Quantenmechanik, einschlieĂlich ihrer mathematischen Struktur, insbesondere auf dem dort beschriebenen Spin und dem Pauli-Prinzip, wĂ€hrend die Elektrodynamik eher die PhĂ€nomenologie beschreibt.
Wikipedia: Magnetismus#Erkl.C3.A4rung des Ph.C3.A4nomensAlles klar jetzt?
