マグネタイト Fe₃O₄ は逆スピネル型で、Aサイト(四面体位置)にFe³⁺が1個、Bサイト(八面体位置)にFe³⁺とFe²⁺が1個ずつ入り、AサイトとBサイトのモーメントは反平行に並ぶ。Fe³⁺を5 µB、Fe²⁺を4 µB とし、スピンだけが寄与するとすると、化学式 Fe₃O₄ あたりの磁気モーメントはどれか。

正解：B. 4 µB

Bサイトのモーメントは 5 + 4 = 9 µB、Aサイトは5 µB で、両者が反平行に並ぶので、差し引き 9 − 5 = 4 µB が残ります。AサイトとBサイトのFe³⁺どうしがちょうど打ち消し合い、Fe²⁺の分だけが残ると考えることもできます。実測の飽和磁化から求めた値も約4.1 µB で、この見積もりとよく合います。14 µB はすべてのモーメントが平行にそろうと考えた値(強磁性とみなした誤り)、0 µB は全体が打ち消し合うと考えた値(反強磁性とみなした誤り)です。Fe²⁺を別の2価イオン(Ni²⁺やMn²⁺など)に置き換えると、そのイオンのモーメントに応じて飽和磁化が変わります。