Materiały mogą być klasyfikowane jako ferromagnetyczne, paramagnetyczne lub diamagnetyczny na podstawie ich reakcji na zewnętrzne pole magnetyczne.
Ferromagnetyzm to duży efekt, często większy niż przyłożone pole magnetyczne, który utrzymuje się nawet przy braku przyłożonego pola magnetycznego. Diamagnetyzm jest właściwością przeciwną przykładanemu polu magnetycznemu, ale jest bardzo słaby.
Paramagnetyzm jest silniejszy niż diamagnetyzm, ale słabszy niż ferromagnetyzm. W przeciwieństwie do ferromagnetyzmu, paramagnetyzm nie utrzymuje się po usunięciu zewnętrznego pola magnetycznego, ponieważ ruch termiczny losowo go losujespin elektronu orientacje.
Siła paramagnetyzmu jest proporcjonalna do siły przyłożonego pola magnetycznego. Paramagnetyzm występuje, ponieważ tworzą się orbity elektronowe obecny pętle wytwarzające pole magnetyczne i wytwarzające moment magnetyczny. W materiałach paramagnetycznych momenty magnetyczne elektronów nie znoszą się całkowicie.
Jak działa diamagnetyzm
Wszystko materiały są diamagnetyczne. Diamagnetyzm występuje wtedy, gdy
orbitalny ruch elektronów tworzy małe pętle prądowe, które wytwarzają pola magnetyczne. Kiedy przykładane jest zewnętrzne pole magnetyczne, pętle prądowe wyrównują się i przeciwstawiają polu magnetycznemu. Jest to atomowa odmiana prawa Lenza, która stwierdza, że indukowane pola magnetyczne przeciwstawiają się zmianom, które je utworzyły.Jeśli atomy mają moment magnetyczny netto, powstały paramagnetyzm przytłacza diamagnetyzm. Diamagnetyzm jest również przytłoczony, gdy uporządkowanie atomowych momentów magnetycznych na dalekie odległości wywołuje ferromagnetyzm.
Tak więc materiały paramagnetyczne są również diamagnetyczne, ale ponieważ paramagnetyzm jest silniejszy, w ten sposób są klasyfikowane.
Warto zauważyć, że każdy przewodnik wykazuje silną diamagnetyzm w obecności zmieniającego się pola magnetycznego, ponieważ prądy krążące będą przeciwne do linii pola magnetycznego. Ponadto każdy nadprzewodnik jest idealną diamagnetą, ponieważ nie ma oporności na tworzenie pętli prądowych.
Możesz ustalić, czy efekt netto w próbce jest diamagnetyczny czy paramagnetyczny, badając konfigurację elektronową każdego elementu. Jeśli podpowłoki elektronowe są całkowicie wypełnione elektronami, materiał będzie diamagnetyczny, ponieważ pola magnetyczne się wzajemnie znoszą. Jeśli podpowłoki elektronowe nie zostaną całkowicie wypełnione, nastąpi moment magnetyczny, a materiał będzie paramagnetyczny.
Przykład paramagnetyczny vs diamagnetyczny
Który z poniższych elementów miałby być paramagnetyczny? Diamagnetyczny?
- On
- Być
- Li
- N.
Rozwiązanie
Wszystkie elektrony są sparowane w elementach diamagnetycznych, dzięki czemu ich powłoki wewnętrzne są kompletne, przez co pola magnetyczne nie mają na nie wpływu. Paramagnetyczny na elementy silnie działają pola magnetyczne, ponieważ ich skorupy nie są całkowicie wypełnione elektronami.
Aby ustalić, czy elementy są paramagnetyczne czy diamagnetyczne, napisz elektron konfiguracja dla każdego elementu.
- On: 1s2 podpowłoka jest wypełniona
- Be: 1s22s2 podpowłoka jest wypełniona
- Li: 1s22s1 podpowłoka nie jest wypełniona
- N: 1s22s22szt3 podpowłoka nie jest wypełniona
Odpowiedź
- Li i N są paramagnetyczne.
- On i Be są diamagnetyczni.
Ta sama sytuacja dotyczy związków jak pierwiastków. Jeśli występują niesparowane elektrony, spowodują przyciąganie do przyłożonego pola magnetycznego (paramagnetycznego). Jeśli nie będzie niesparowanych elektronów, nie będzie przyciągania do przyłożonego pola magnetycznego (diamagnetycznego).
Przykładem związku paramagnetycznego może być koordynacja złożony [Fe (edta)3]2-. Przykładem związku diamagnetycznego może być NH3.