Paramagnetinių atomų sąrašas

Paramagnetinių rūšių yra visur. Teisingoje aplinkoje ir tinkamai niūriu tonu ši frazė gali sukviesti vaizdus apie keistus ateivių įsibrovėjus, bėgančius visame pasaulyje. Vietoj to, tai yra pagrindinis teiginys apie tam tikrą kokybę, kuria dalijasi aiškiai apibrėžtas dalelių rinkinys Žemėje ir apie ją, ir apibrėžta naudojant objektyvius ir lengvai nustatomus kriterijus.

Jūs neabejotinai naudojote magnetus savo gyvenime ir dažniausiai nežinojote, kad veikėte ne trivialiame magnetiniame lauke. Jūs netgi galite žinoti, kad tam tikros medžiagos veikia kaip nuolatiniai magnetai ir kad jie gali pritraukti metalus, nors tie metalai ir nėra magnetai. O gal jie?

Kaip atsitinka, fizikos pasaulis, ypač elektromagnetizmo subdisciplina, apima įvairius magnetizmo tipus. Vienas iš tokių yra paramagnetizmas, ir tai yra savybė, kurią dažnai lengva patikrinti matant, nes paramagnetines medžiagas traukia išoriškai pritaikytas magnetinis laukas. Bet kaip tai atsitinka ir iš kur magnetiniai „laukai“ atsiranda? Galimybė sužinoti visa tai ir dar daugiau turėtų stipriai paskatinti jus toliau skaityti!

1700-ųjų pabaigoje pastebėta, kad kompaso adatą, nukreiptą į šiaurę dėl Žemės magnetinio lauko, gali nukreipti esanti šalia esanti elektros srovė.

Tai yra pirmas žinomas įrodymas, kad elektra ir magnetizmas buvo kažkaip susiję. Tiesą sakant, judantys krūviai (tai yra elektros srovės apibrėžimas) sukuria magnetinius laukus su „linijomis“, priklausančiais nuo elektros grandinės geometrijos.

Kai srovę nešanti viela kelis kartus susukama arba apvyniojama aplink tam tikrų rūšių metalą, tai gali sukelti šių metalų magnetizmo savybę, bent jau tuo metu, kai yra srovė taikoma. Kai kurie iš jų naudojami tokiose vietose kaip metalo laužo aikštelės ir yra pakankamai galingi, kad pakeltų ištisus automobilius.

Elektros srovės ir magnetinių laukų sąveika yra tema, kuri gali užpildyti ir ištisus vadovėlius, tačiau dabar turėtumėte žinoti, kad priežastis, kodėl kai kurios medžiagos į magnetinius laukus reaguoja kitaip, nei kiti susiję su tų atomų aukščiausios („atokiausios“) energijos apvalkalo elektronų savybėmis medžiagos.

Jei kietoji medžiaga yra dedama į pritaikytą magnetinį lauką, galite tikėtis, kad medžiagos molekulių elgesys tam tikru mastu priklausys nuo medžiagos būklės. Tai yra dujos, kuriame yra gana laisvai judančių molekulių, ir a skystas, kurioje molekulės išlieka kartu, bet gali laisvai slinkti viena pro kitą, gali elgtis kitaip nei kieta medžiaga, kurios molekulės yra užrakintos savo vietoje, dažniausiai grotelės tipo struktūroje.

Jei pavaizduosite pagrindinę kietojo kristalo struktūrą (o šio pasikartojančio modelio pobūdis gali skirtis priklausomai nuo medžiagos), galite įsivaizduoti atomų branduolius būti kubų centruose, elektronams užimant tarpą esančius tarpus, laisvai vibruoti ir, jei tai yra kietosios metalinės medžiagos, laisvai vaikščioti nesusiję su tėvais branduoliai.

Kai kietosios medžiagos elektronai paverčia medžiagą nuolatiniu magnetu arba tokiu, kurį galima padaryti iš tokio magneto, medžiaga vadinama feromagnetinis (iš lotynų kalbos ferrum, turintis omeny geležį). Be geležies, feromagnetiniai yra kobalto, nikelio ir gadolinio elementai.

Tačiau dauguma medžiagų reaguoja į magnetinius laukus kitaip, todėl dauguma atomų tampa paramagnetiniai arba diamagnetiniai. Šias savybes tose pačiose medžiagose galima rasti skirtingu laipsniu, o tokie veiksniai kaip temperatūra gali turėti įtakos medžiagos reakcijai į taikomus magnetinius laukus.

Apsvarstykite tris skirtingus draugus, kuriuos pasirinkote kandidatais, kad išbandytumėte naują mokslo žaidimų programą.

Vienas iš jų atsako tik į jūsų raginimus pabandyti, tapdamas atsparesnis nei ji buvo žaidimų pradžioje. Antrasis sutinka įdiegti programą ir žaisti, tačiau greitai nustoja groti ir pašalina programą kiekvieną kartą, kai paliekate jį ramybėje, tik norėdamas ją iš naujo įdiegti ir tęsti toliau, kai tik vėl pasirodai; o trečiasis draugas tuoj pat užsikabina už programos ir niekada nustoja jį naudoti.

Tai laisvai veikia trijų rūšių magnetizmas, apie kurį greičiausiai girdėsite biuro vakarėlyje, vienas kito atžvilgiu. Nors jau aprašytas feromagnetizmas yra nuolatinio magnetizmo būsena, kaip tai vyksta ir kokios yra alternatyvos?

Kaip atsitinka, yra keturios gerai suprantamos feromagnetizmo alternatyvos. Paramagnetizmas vėlgi yra savybė, kad jį traukia magnetinis laukas, ir jis taikomas įvairiausiems metalams, įskaitant daugumą šiuolaikinių šaldytuvų. Diamagnetizmas yra priešingas - polinkį atstumti magnetinis laukas. Visoms medžiagoms būdingas tam tikras diamagnetizmas. Abiem atvejais, kritiškai vertinant, pašalinus lauką, medžiaga grįžta į ankstesnę būseną.

• Kalbant garsiai, „feromagnetizmas“ ir „paramagnetizmas“ skamba labai panašiai, todėl būkite atsargūs aptardami šias temas savo fizikos studijų grupėje.

Ferrimagnetizmas ir antiferromagnetizmas yra rečiau sutinkami magnetizmo tipai. Ferrimagnetinės medžiagos elgiasi panašiai kaip feromagnetinės medžiagos, įskaitant džakobitą ir magnetitą. Hematitas ir troilitas yra du junginiai, kurie demonstruoja antiferromagnetizmą, kur nesusidaro magnetinis momentas.

Paramagnetiniai elementai ir paramagnetinės molekulės turi vieną pagrindinį bruožą ir tai turi neporiniai elektronai. Kuo daugiau jų yra, tuo didesnė tikimybė, kad atomas ar molekulė parodys paramagnetizmą. Taip yra todėl, kad šie elektronai fiksuotai susilygina su pritaikyto magnetinio lauko orientacija, sukurdami tai, kas vadinama magnetiniais dipolio momentais aplink kiekvieną atomą ar molekulę.

Jei esate susipažinęs su elektronų „užpildymo“ taisyklėmis, žinote, kad požeminiuose orbitaliuose telpa dvi elektronų kiekvienas ir kad yra vienas iš jų s s apvalkalui, trys p p apvalkalui ir penki d požemis. Tai leidžia sudaryti po du, šešis ir 10 elektronų kiekvienoje apvalkalo talpoje, tačiau jie užpildys taip, kad kiekvienas orbita kuo ilgiau laiko tik vieną elektroną, kol vienas elektronas ten turi sutalpinti a kaimynas.

Tai reiškia, kad galite naudoti periodinėje elementų lentelėje pateiktą informaciją, kad nustatytumėte, ar medžiaga bus paramagnetinė, ir laimingai, ar jis bus silpnai paramagnetinis (kaip Cl, kuriame yra vienas nesuporuotas elektronas) arba stipriai paramagnetinis (kaip platina, turinti du neporinius elektronus).

Vienas iš būdų įvertinti magnetizmą yra vadinamas parametras magnetinis imlumas χ_m, kuris yra be matmenų dydis, susiejantis medžiagos reakciją į taikomą magnetinį lauką. Geležies oksido, FeO, vertė yra labai didelė - 720.

Tarp kitų medžiagų, kurios laikomos stipriai paramagnetinėmis, yra geležies amonio alūnas (66), uranas (40), platina (26), volframas (6.8), cezis (5.1), aliuminis (2.2), ličio (1.4) ir magnio (1.2), natrio (0.72) ir deguonies dujos (0.19).

Šios vertės svyruoja plačiai, o deguonies dujų vertės gali atrodyti kuklios, tačiau kai kurių paramagnetinių medžiagų vertės yra daug mažesnės nei aukščiau išvardytos. Dauguma kietųjų dalelių kambario temperatūroje turi χ_m reikšmės yra mažesnės nei 0,00001 arba 1 x 10^-5.

Jautrumas, kaip jūs galite tikėtis, nurodomas kaip neigiama vertė, kai medžiaga yra diamagnetinė. Pavyzdžiui, amoniakas (−26) bismutas (−16,6) gyvsidabris (−2,9) ir deimante esanti anglis (−2,1).