La théorie du paramagnétisme

Résumé
La loi de Curie-Weiss x (T+ Δ) = C est un fait d'expérience qu'on peut considérer comme définitivement acquis. Des deux constantes, C et A, la première est caractéristique de l'atome paramagnétique dans un certain état. On voit empiriquement que toutes ses valeurs sont telles qu'on doit avoir : √C = nK, où n est un nombre entier, et K, une constante universelle. Pour la constante Δ, il n'y a pas de limites connues relatives à ses valeurs possibles. Elle peut être positive ou négative et elle a des valeurs différentes lorsque la nature chimique et l'organisation de l'entourage de l'atome paramagnétique changent. Il parait même certain que la nature chimique de cet entourage est le facteur prédominant sur Δ. Ce résultat suggère que le changement qui subit la susceptibilité xa des cations dissous, lorsque la concentration varie, dépend quelquefois des altérations indiscernables de Δ produites par la formation de cations complexes aux dépens des corps en présence. Autrefois, on attribuait toujours ces changements à l'existence de deux ou de plusieurs états différents pour le cation, dont la proportion relative serait une fonction de la concentration. Au sujet de l'interprétation théorique des faits empiriques, on doit rappeler d'abord la théorie de Langevin qui conduit à calculer le moment magnétique de chaque atome d'après la constante C. Si on tient compte de la loi des nombres entiers obtenue empiriquement, nous arrivons au magnéton de Weiss d'une manière tout à fait équivalente à celle suivie par Weiss lui-même. Cette théorie de Langevin a été établie pour les gaz et donne, comme première approximation, seulement la loi de Curie, pour laquelle Δ = 0. Cela veut dire qu'elle ne peut pas s'appliquer à la plus grande partie des corps pour lesquels on a obtenu la loi de Curie-Weiss, puisque ce sont des corps solides ou des solutions. Mais, d'autre part, elle est appliquée implicitement dans le calcul du nombre de magnétons avec des résultats concordants, ce qui signifie une confirmation des formules. Par conséquent, on est arrivé à la conclusion de ce que la théorie de Langevin est seulement insuffisante. Au sujet de la théorie des quanta, elle est plus éloignée des résultats empiriques en question, et ceci justifie les tentatives faites pour obtenir la formule de Langevin en partant d'hypothèses différentes de celles qu'il a faites lui-même, Nous arrivons aux hypothèses suivantes : a) Les configurations électroniques qui appartiennent aux étages plus superficiels de l'atome se désorganisent chaque fois que les atomes se rapprochent à une certaine distance ; b) la réorganisation se fait de façon à conserver le moment magnétique; dans le cas où il existe un champ extérieur, la probabilité de chaque orientation de l'axe magnétique dépend du champ et des actions des atomes voisins. Le développement de ces idées, fait en collaboration avec J. Palacios, nous donne la formule de Curie-Weiss, avec la différence d'un petit facteur (1 -l²), sûrement négligeable dans la plupart des cas. En ce qui concerne l, il n'y a pas de différence sensible avec la formule correspondante de Langevin. Le facteur (1 - l²) ne change pas les valeurs des moments d'une façon appréciable. La constante Δ déduite de la théorie remplit toutes les conditions qu'impose l'expérience. Il faut encore dire que J. Palacios a réussi à formuler une théorie du paramagnétisme des cristaux qui tient compte des grandes lignes, tout au moins, de leur comportement. Il se trouve implicitement dans la théorie que nous venons de résumer, que l'atome ne se déforme pas sous l'action du champ. Nous pensons que cette déformation est un effet de deuxième ordre qui interprète le paramagnétisme indépendant de la température.