PARAMAGNETIZMAS: PRIEŽASTYS, PARAMAGNETINĖ MEDŽIAGA, PAVYZDŽIAI - FIZINIS - 2025

Paramagnetyki yra magnetizmo forma, kuri yra tam tikros medžiagos silpnai traukia išorinio magnetinio lauko ir forma, indukuotos iš kryptimi vidaus magnetinių laukų taikomi magnetinį lauką.

Priešingai nei daugelis žmonių dažnai galvoja, magnetinės savybės nėra vien tik feromagnetinės medžiagos. Visos medžiagos pasižymi magnetinėmis savybėmis, net silpnesnėmis. Šios medžiagos vadinamos paramagnetinėmis ir diamagnetinėmis.

Tokiu būdu galima atskirti dviejų tipų medžiagas: paramagnetines ir diamagnetines. Esant magnetiniam laukui, paramagnetiniai traukiami link zonos, kurioje lauko intensyvumas yra didesnis. Diamagnetikai labiau traukia į tą lauko sritį, kurioje intensyvumas yra mažiausias.

Esant magnetiniams laukams, paramagnetinės medžiagos patiria tą patį potraukį ir atstūmimą, kurį patiria magnetai. Tačiau kai dingsta magnetinis laukas, entropija nutraukia sukeltą magnetinį išlyginimą.

Kitaip tariant, paramagnetines medžiagas traukia magnetiniai laukai, nors jie netampa visam laikui įmagnetintomis medžiagomis. Kai kurie paramagnetinių medžiagų pavyzdžiai yra: oras, magnis, platina, aliuminis, titanas, volframas ir ličio.

Priežastys

Paramagnetizmas atsiranda dėl to, kad tam tikros medžiagos yra sudarytos iš atomų ir molekulių, turinčių nuolatinius magnetinius momentus (arba dipolius), net kai jų nėra esant magnetiniam laukui.

Magnetinius momentus sukelia nesusijusių elektronų sukiniai metaluose ir kitose medžiagose, turinčiose paramagnetines savybes.

Esant grynam paramagnetizmui, dipoliai nesąveikauja tarpusavyje, o orientuojasi atsitiktinai, kai nėra išorinio magnetinio lauko kaip šiluminės sujaudinimo pasekmė. Tai sukuria nulinį magnetinį momentą.

Tačiau kai taikomas magnetinis laukas, dipoliai linkę derėti su taikomu lauku, todėl gaunamas grynasis magnetinis momentas to lauko kryptimi ir pridedamas prie išorinio lauko.

Bet kuriuo atveju dipolių išlyginimą gali neutralizuoti temperatūros poveikis.

Tokiu būdu, šildant medžiagą, šiluminis sujaudinimas gali neutralizuoti magnetinio lauko poveikį dipoliams, o magnetiniai momentai persiorientuoja chaotiškai, sumažindami sukelto lauko intensyvumą.

Curie dėsnis

Curie dėsnį eksperimentiškai sukūrė prancūzų fizikas Pierre Curie 1896 m. Jis gali būti taikomas tik esant aukštai temperatūrai, o paramagnetinė medžiaga yra esant silpniems magnetiniams laukams.

Taip yra todėl, kad nepavyksta apibūdinti paramagnetizmo, kai didelė magnetinių momentų dalis yra suderinta.

Įstatymas teigia, kad paramagnetinės medžiagos įmagnetinimas yra tiesiogiai proporcingas taikomo magnetinio lauko intensyvumui. Tai yra tai, kas žinoma kaip Curie dėsnis:

M = X ∙ H = CH / T

Aukščiau pateiktoje formulėje M yra įmagnetinimas, H yra taikomo magnetinio lauko magnetinio srauto tankis, T yra temperatūra, išmatuota Kelvino laipsniais, o C yra konstanta, būdinga kiekvienai medžiagai ir vadinama Curie konstanta.

Stebint Curie dėsnį taip pat matyti, kad įmagnetinimas yra atvirkščiai proporcingas temperatūrai. Dėl šios priežasties, kaitinant medžiagą, dipoliai ir magnetiniai momentai linkę prarasti orientaciją, įgytą dėl magnetinio lauko buvimo.

Paramagnetinės medžiagos

Paramagnetinės medžiagos yra visos medžiagos, turinčios magnetinį pralaidumą (medžiagos sugebėjimą pritraukti magnetinį lauką ar sukelti jo praėjimą), panašų į vakuumo magnetinį pralaidumą. Tokios medžiagos rodo nežymų feromagnetizmo lygį.

Fizine prasme teigiama, kad jo santykinis magnetinis pralaidumas (medžiagos ar terpės ir vakuumo pralaidumo koeficientas) yra maždaug lygus 1, tai yra vakuumo magnetinis pralaidumas.

Tarp paramagnetinių medžiagų yra tam tikras medžiagų tipas, vadinamas superparamagnetiniu. Nors jos vadovaujasi Kurio įstatymu, šios medžiagos turi gana didelę Curie konstantos vertę.

Paramagnetizmo ir diamagnetizmo skirtumai

1845 m. Rugsėjo mėn. Michaelas Faradėjus suprato, kad iš tikrųjų visos medžiagos (ne tik feromagnetinės) reaguoja į magnetinius laukus.

Bet kokiu atveju tiesa ta, kad dauguma medžiagų turi diamagnetinį pobūdį, nes suporuotų elektronų poros - ir todėl su priešingu nugara - silpnai palaiko diamagnetizmą. Priešingai, diamagnetizmas atsiranda tik tada, kai yra nesusiję elektronai.

Tiek paramagnetinės, tiek diamagnetinės medžiagos jautriai reaguoja į magnetinius laukus, tačiau, kai pirmosios yra teigiamos, pastarosios yra neigiamos.

Diamagnetines medžiagas šiek tiek atstumia magnetinis laukas; kita vertus, traukia paramagnetikai, nors ir turėdami mažai jėgos. Abiem atvejais, pašalinus magnetinį lauką, įmagnetinimo poveikis išnyksta.

Kaip jau minėta, didžioji dauguma periodinę lentelę sudarančių elementų yra diamagnetiniai. Taigi diamagnetinių medžiagų pavyzdžiai yra vanduo, vandenilis, helis ir auksas.

Programos

Kadangi paramagnetinės medžiagos veikia panašiai kaip vakuumas, kai nėra magnetinio lauko, jų pritaikymas pramonėje yra šiek tiek ribotas.

Vienas įdomiausių paramagnetizmo taikymo būdų yra elektroninis paramagnetinis rezonansas (RPE), plačiai naudojamas fizikoje, chemijoje ir archeologijoje. Tai spektroskopijos technika, kurios pagalba galima aptikti rūšis neporuotų elektronų pagalba.

Ši technika taikoma fermentacijai, pramoninėje polimerų gamyboje, variklinių alyvų dėvėjimui ir alaus gamyboje. Panašiai ši technika yra plačiai naudojama darant archeologinius palaikus.

Nuorodos

1. Paramagnetizmas (nd). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Balandžio 24 d. Iš es.wikipedia.org.
2. Diamagnetizmas (nd). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Balandžio 24 d. Iš es.wikipedia.org.
3. Paramagnetizmas (nd). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Balandžio 24 d. Iš en.wikipedia.org.
4. Diamagnetizmas (nd). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Balandžio 24 d. Iš en.wikipedia.org.
5. Changas, MC „Diamagnetizmas ir paramagnetizmas“ (PDF). NTNU paskaitų konspektai. Gauta 2018 m. Balandžio 25 d.
6. Orchard, AF (2003) Magnetochemija. „Oxford University Press“.