Zur Erniedrigung des Sättigungsmoments von Nickel durch chemisorbierten Wasserstoff

Zusammenfassung

Für die Abnahme des Sättigungsmoments superparamagnetischer Nickelkörner von 30 Å Kugelradius durch chemisorbierten Wasserstoff werdenɛ=0,72 Bohrsche Magnetonen pro Wasserstoffatom gefunden. Praktisch denselben Wert fandenDietz undSelwood für 64 Å-Körner, so daß eine Korngrößenabhängigkeit des Effekts unwahrscheinlich erscheint. Die Interpretation dieses Befunds im Paulingschen Modell der überwiegend homöopolaren Bindung führt zu dem Schluß, daß an der Ni-H-Adsorptionsbindung der heteropolare Grenzzustand der Form Ni⁺H⁻ mit einem Beitrag von etwa 14% beteiligt ist. Das erscheint im Hinblick auf die Elektronegativitätsdifferenz zwischen Wasserstoff und metallischem Nickel quantitativ befriedigend; doch ist eine Grundvoraussetzung des Modells schlecht gesichert. Faßt man die Wasserstoffadsorption als ersten Schritt einer Nickelhydridbildung an der Kornoberfläche auf, so ist ein befriedigender Vergleich des Wertesɛ=0,72 mit neueren experimentellen Ergebnissen an elektrolytisch mit Wasserstoff beladenen dicken Schichten möglich.

Résumé

La diminution du moment de saturation de grains de nickel superparamagnétiques de 30 Å de rayon, due à la chimisorption de l’hydrogène est étudiée et la valeur deɛ=0,72 magnétons de Bohr par atome d’hydrogène est trouvée.Dietz etSelwood ont trouvé une valeur presque identique pour des grains de 64 Å; une influence de la grandeur des grains est done très improbable. L’interprétation de ce résultat à l’aide du modèle de la liaison covalente de Pauling permet de conclure que la liaison d’absorption Ni-H possède environ 14% de caractère ionique. En tenant compte de la différence des électronégativités de l’hydrogène et du nickel métallique, le résultat quantitatif est satisfaisant. Cependant une hypothèse du modèle reste mal établie. En considérant la chimisorption comme première étape de la formation d’hydrure à la surface des grains de nickel, la valeurɛ=0,72 est en accord avec de nouveaux résultats expérimentaux concernant des couches épaisses chargées électrolytiquement d’hydrogène.

Abstract

The decrease of the magnetic saturation moment of superparamagnetic nickel particles of 30 Å radius by hydrogenation was investigated, and proved to beɛ=0.72 Bohr magnetons per hydrogen atom chemisorbed. This is the same amount that has been reported byDietz andSelwood for 64 Å particles. From this the conclusion may be drawn that most probably the effect does not depend on particle size. Interpreting the result in Pauling’s model of the covalent bond, one may conclude the Ni-H-chemisorption bond to have about 14% ionic character. This seems reasonable in view of the difference in electronegativity between hydrogen and nickel surface, but one of the assumptions of the model seems to be not safely fulfilled as will be discussed. On the other hand one may conceive chemisorption to be the first step towards formation of nickel hydride at the particle surface. Doing so, the comparison of the found result forɛ with recent experiments on thick nickel films electrolytically loaded with hydrogen yields a satisfactory result.