Vzroki paramagnetizma, paramagnetni materiali, primeri in razlike z diamagnetizmom



The paramagnetizem je oblika magnetizma, pri kateri nekatere materiale slabo privlači zunanje magnetno polje in tvorijo notranja magnetna polja, inducirana v smeri uporabljenega magnetnega polja.

V nasprotju s tem, kar mnogi ljudje pogosto mislijo, magnetne lastnosti niso omejene le na feromagnetne snovi. Vse snovi imajo magnetne lastnosti, čeprav v šibkejši obliki. Te snovi se imenujejo paramagnetni in diamagnetni.

Na ta način lahko ločimo dve vrsti snovi: paramagnetne in diamagnetne. V prisotnosti magnetnega polja privlačimo paramagnetna polja, kjer je intenzivnost polja večja. Nasprotno pa diamagnetne privlači območje polja, kjer je intenzivnost nižja.

Kadar so v prisotnosti magnetnih polj, paramagnetni materiali doživeli enako vrsto privlačnosti in odbijanja, ki ga doživljajo magneti. Vendar, ko magnetno polje izgine, entropija konča magnetno poravnavo, ki je bila inducirana.

Z drugimi besedami, paramagnetne materiale privlačijo magnetna polja, čeprav niso pretvorjena v trajno magnetizirane materiale. Nekateri primeri paramagnetnih snovi so: zrak, magnezij, platina, aluminij, titan, volfram in litij, med drugim.

Indeks

  • 1 Vzroki
    • 1.1 Zakon Curie
  • 2 Paramagnetni materiali
  • 3 Razlike med paramagnetizmom in diamagnetizmom
  • 4 Aplikacije
  • 5 Reference 

Vzroki

Paramagnetizem je posledica dejstva, da so nekateri materiali sestavljeni iz atomov in molekul, ki imajo trajne magnetne momente (ali dipole), tudi če niso v prisotnosti magnetnega polja..

Magnetne momente povzročajo vrtljaji neparnih elektronov kovin in drugih materialov, ki imajo paramagnetne lastnosti.

V čistem paramagnetizmu dipoli ne vplivajo drug na drugega, temveč so naključno usmerjeni v odsotnosti zunanjega magnetnega polja kot posledica toplotnega vznemirjanja. To generira nulti magnetni moment.

Vendar pa, ko se uporabi magnetno polje, se dipoli težijo k poravnavi z uporabljenim poljem, kar povzroči neto magnetni moment v smeri omenjenega polja in se doda zunanjemu polju..

V vsakem primeru lahko poravnavo dipolov izniči vpliv temperature.

Na ta način se pri segrevanju materiala toplotno mešanje lahko izogne ​​učinkom, ki ga ima magnetno polje na dipole, magnetni momenti pa se kaotično preusmerijo, kar zmanjša intenziteto induciranega polja..

Curiejev zakon

Zakon Curie je leta 1896 eksperimentalno razvil francoski fizik Pierre Curie. Uporabiti ga je mogoče le, kadar so prisotne visoke temperature in je paramagnetna snov v prisotnosti šibkih magnetnih polj..

To je zato, ker ne opisuje paramagnetizma, ko je velik del magnetnih momentov poravnan.

Zakon navaja, da je magnetizacija paramagnetnega materiala neposredno sorazmerna z uporabljeno močjo magnetnega polja. To je znano kot Curiejev zakon:

M = X = H = C H / T

V prejšnji formuli M je magnetizacija, H gostota magnetnega pretoka uporabljenega magnetnega polja..

Iz opazovanja Curiejevega zakona prav tako izhaja, da je magnetizacija obratno sorazmerna s temperaturo. Zato se pri segrevanju materiala dipoli in magnetni momenti nagibajo k izgubi orientacije, ki jo pridobimo z prisotnostjo magnetnega polja..

Paramagnetni materiali

Paramagnetni materiali so vsi tisti materiali z magnetno prepustnostjo (sposobnost snovi, da pritegnejo ali naredijo, da gre skozi magnetno polje), podobno magnetni prepustnosti vakuuma. Takšni materiali kažejo zanemarljivo stopnjo feromagnetizma.

V fizičnem smislu je navedeno, da je njena relativna magnetna prepustnost (količnik med prepustnostjo materiala ali medija in prepustnostjo vakuuma) približno enaka 1, kar je magnetna prepustnost vakuuma..

Med paramagnetnimi materiali obstaja posebna vrsta materialov, ki se imenuje superparamagnetni. Čeprav sledijo Curiejevemu zakonu, imajo ti materiali dokaj visoko Curiejevo konstantno vrednost.

Razlike med paramagnetizmom in diamagnetizmom

Michael Faraday je septembra 1845 spoznal, da se v resnici vsi materiali (ne le ferromagneti) odzivajo v prisotnosti magnetnih polj..

V vsakem primeru je resnica, da ima večina snovi diamagnetni značaj, saj pari elektronov, ki so združeni - in zato z nasprotnim spinom - rahlo dajejo prednost diamagnetizmu. Nasprotno, diamagnetizem se zgodi le, če so prisotni nespareni elektroni.

Oba paramagnetna in diamagnetna materiala imata šibko dovzetnost za magnetna polja, medtem ko je v prvem pozitivna, je negativna..

Diamagnetni materiali se z magnetnim poljem rahlo odbijajo; Po drugi strani pa privlačijo paramagnetne, čeprav tudi z malo sile. V obeh primerih, ko se magnetno polje odstrani, učinki magnetizacije izginejo.

Kot je bilo že povedano, je velika večina elementov, ki sestavljajo periodni sistem, diamagnetni. Primeri diamagnetnih snovi so voda, vodik, helij in zlato.

Aplikacije

Ker imajo paramagnetni materiali v odsotnosti magnetnega polja vakuumsko obnašanje, se njihova uporaba v industriji nekoliko zmanjša.

Ena izmed najbolj zanimivih aplikacij paramagnetizma je elektronska paramagnetna resonanca (RPE), ki se pogosto uporablja v fiziki, kemiji in arheologiji. To je spektroskopska tehnika, s katero je mogoče zaznati vrste z neparnimi elektroni.

Ta tehnika se uporablja pri fermentacijah, industrijski proizvodnji polimerov, obrabi motornih olj in pri proizvodnji piva, med drugim. Na enak način se ta tehnika pogosto uporablja pri datiranju arheoloških ostankov.

Reference

  1. Paramagnetizem (n.d.). V Wikipediji. Pridobljeno 24. aprila 2018 s strani es.wikipedia.org.
  2. Diamagnetizem (n.d.). V Wikipediji. Pridobljeno 24. aprila 2018 s strani es.wikipedia.org.
  3. Paramagnetizem (n.d.). V Wikipediji. Pridobljeno 24. aprila 2018, z en.wikipedia.org.
  4. Diamagnetizem (n.d.). V Wikipediji. Pridobljeno 24. aprila 2018, z en.wikipedia.org.
  5. Chang, M. C. "Diamagnetizem in paramagnetizem" (PDF). NTNU predavanja. Vzpostavljeno 25. aprila 2018.
  6. Orchard, A. F. (2003) Magnetokemija. Oxford University Press.