Zanimivo

Ni vse železo magnetno (magnetni elementi)

Ni vse železo magnetno (magnetni elementi)

Tu je nekaj elementov za vas: Ni vse železo magnetno. The a alotrop je magnetni, vendar ko se temperatura poveča, tako da a obrazce spremembe v b Magnetizem izgine, čeprav se rešetka ne spremeni.

Ključni odvzemi: Ni vse železo magnetno

  • Večina ljudi o železu razmišlja kot o magnetnem materialu. Železo je feromagnetno (privlači ga magneti), vendar le v določenem temperaturnem območju in drugih specifičnih pogojih.
  • Železo je v obliki α magnetno. Oblika α se pojavi pod posebno temperaturo, imenovano Curiejeva točka, ki je 770 ° C. Železo je paramagnetno nad to temperaturo in le slabo privlači magnetno polje.
  • Magnetni materiali so sestavljeni iz atomov z delno napolnjenimi elektronskimi lupinami. Torej, večina magnetnih materialov so kovine. Drugi magnetni elementi vključujejo nikelj in kobalt.
  • Nemagnetne (diamagnetne) kovine vključujejo baker, zlato in srebro.

Zakaj je železo magnetno (včasih)

Feromagnetizem je mehanizem, s katerim materiale privlačijo magneti in tvorijo trajne magnete. Beseda pravzaprav pomeni magnetizem z železom, ker je to najbolj znan primer pojava in tisti, ki so ga znanstveniki prvič preučili. Feromagnetizem je kvantna mehanska lastnost materiala. Odvisno je od njegove mikrostrukture in kristalnega stanja, na kar lahko vplivata temperatura in sestava.

Kvantna mehanska lastnost je določena z obnašanjem elektronov. Konkretno, snov potrebuje magnetni dipolni moment, da bi bil magnet, ki prihaja iz atomov z delno napolnjenimi elektronskimi lupinami. Atomi napolnjene elektronske lupine niso magnetni, ker imajo neto dipolni moment nič. Železo in druge prehodne kovine imajo delno napolnjene lupine elektronov, zato so nekateri od teh elementov in njihovih spojin magnetni. V atomih magnetnih elementov se skoraj vsi dipoli poravnajo pod posebno temperaturo, imenovano Curiejeva točka. Pri železu se točka Curie pojavi pri 770 ° C. Pod to temperaturo je železo feromagnetno (močno ga privlači magnet), nad njim pa železo spremeni svojo kristalno strukturo in postane paramagnetno (le slabo je pritrjeno na magnet).

Drugi magnetni elementi

Železo ni edini element, ki kaže magnetizem. Feromagnetni so tudi nikelj, kobalt, gadolinij, terbij in disprozij. Tako kot pri železu so tudi magnetne lastnosti teh elementov odvisne od njihove kristalne strukture in od tega, ali je kovina pod svojo točko Curie. α-železo, kobalt in nikelj so feromagnetni, medtem ko so γ-železo, mangan in krom antiferromagnetni. Litij plin je magnetni, ko se ohladi pod 1 kelvin. Pod določenimi pogoji so mangan, aktinidi (npr. Plutonij in neptunij) in rutenij feromagnetni.

Medtem ko se magnetizem najpogosteje pojavlja v kovinah, se tudi v nemetalih redko pojavlja. Tekoči kisik, na primer, se lahko ujame med droge magneta! Kisik ima neparne elektrone, kar omogoča, da reagira na magnet. Bor je še en nemetal, ki prikazuje paramagnetno privlačnost, večjo od diamagnetnega odganjanja.

Magnetno in nemagnetno jeklo

Jeklo je zlitina na osnovi železa. Večina oblik jekla, vključno z nerjavnim jeklom, je magnetnih. Obstajata dve vrsti nerjavečih jekel, ki prikazujeta različne strukture kristalne rešetke. Feritna nerjavna jekla so železo-kromove zlitine, ki so pri sobni temperaturi feromagnetne. Medtem ko normalno nemagnetiziramo, se feritno jeklo magnetizira v prisotnosti magnetnega polja in ostane magnetizirano nekaj časa po odstranitvi magneta. Kovinski atomi v feritnem nerjavnem jeklu so razporejeni v rešetki, usmerjeni v telo (bcc). Avstenitna nerjavna jekla so običajno nemagnetna. Ta jekla vsebujejo atome, razporejene v kubični (fcc) rešetki, usmerjeni v obraz.

Najbolj priljubljena vrsta nerjavečega jekla Type 304 vsebuje železo, krom in nikelj (vsak magnetni sam). Vendar imajo atomi v tej zlitini navadno strukturo fcc rešetke, kar ima za posledico nemagnetno zlitino. Tip 304 postane delno feromagnetni, če je jeklo upognjeno pri sobni temperaturi.

Kovine, ki niso magnetne

Medtem ko so nekatere kovine magnetne, večina ni. Ključni primeri vključujejo baker, zlato, srebro, svinec, aluminij, kositer, titan, cink in bizmut. Ti elementi in njihove zlitine so diamagnetni. Nemagnetne zlitine vključujejo medenino in bron. Te kovine magnet slabo odbijajo, vendar običajno niso dovolj, da bi bil učinek opazen.

Ogljik je močno diamagnetni nemetal. Dejansko nekatere vrste grafitnih magnetov odbijajo dovolj močno, da levita močan magnet.

Vir

  • Devine, Thomas. "Zakaj magneti ne delujejo na nekaterih nerjavnih jeklih?" Znanstveni ameriški.