Paramagnetisms cēloņi, paramagnetiskie materiāli, piemēri un atšķirības ar diamagnetismu

The paramagnetisms ir magnētisma veids, kurā dažus materiālus vāji piesaista ārējais magnētiskais lauks un veido iekšējos magnētiskos laukus, ko inducē pielietotā magnētiskā lauka virzienā.

Pretēji tam, ko daudzi domā, magnētiskās īpašības netiek samazinātas tikai ar feromagnētiskām vielām. Visām vielām ir magnētiskas īpašības, kaut arī vājākā veidā. Šīs vielas sauc par paramagnetiku un diamagnetiku.

Šādā veidā var izšķirt divu veidu vielas: paramagnetiku un diamagnetiku. Magnētiskā lauka klātbūtnē paramagnetiskie ir piesaistīti laukumam, kur lauka intensitāte ir lielāka. Turpretī diamagnetiskie ir piesaistīti lauka reģionam, kurā intensitāte ir zemāka.

Ja magnētisko lauku klātbūtnē paramagnētiskie materiāli piedzīvo tādu pašu piesaisti un atbaidīšanu, ko piedzīvo magnēti. Tomēr, kad magnētiskais lauks pazūd, entropija beidzas izraisīto magnētisko izlīdzināšanu.

Citiem vārdiem sakot, paramagnētiskos materiālus piesaista magnētiskie lauki, kaut arī tie nav pārveidoti par pastāvīgi magnētiskiem materiāliem. Daži paramagnetisko vielu piemēri ir: gaiss, magnijs, platīns, alumīnijs, titāns, volframs un litijs, cita starpā.

Indekss

• 1 Cēloņi
  • 1.1. Curie likums
• 2 Parametriskie materiāli
• 3 Atšķirības starp paramagnetismu un diamagnetismu
• 4 Pieteikumi
• 5 Atsauces 

Cēloņi

Paramagnetisms ir saistīts ar to, ka dažus materiālus veido atomi un molekulas, kurām ir pastāvīgi magnētiskie momenti (vai dipoli), pat ja tie nav magnētiskā lauka klātbūtnē..

Magnētiskos momentus izraisa metālu un citu materiālu, kuriem ir paramagnētiskas īpašības, nesavienoto elektronu griešanās.

Tīrā paramagnetismā dipoles savstarpēji mijiedarbojas, bet nejauši orientējas ārējā magnētiskā lauka trūkuma dēļ termiskās uzbudināšanas rezultātā. Tas rada nulles magnētisko momentu.

Tomēr, kad tiek pielietots magnētiskais lauks, dipoles mēdz pielīdzināties pielietotajam laukam, kā rezultātā neto magnētiskais moments atrodas lauka virzienā un pievienojas ārējam laukam..

Jebkurā gadījumā dipolu izlīdzināšanu var novērst temperatūras ietekme.

Tādā veidā, kad materiāls tiek uzsildīts, termiskā maisīšana spēj novērst magnētiskā lauka ietekmi uz dipoliem un magnētiskos momentus pārorientē haotiskā veidā, samazinot inducētā lauka intensitāti..

Curie likums

Curie likumu 1896.gadā eksperimentāli izstrādāja franču fiziķis Pjērs Kirijs. To var izmantot tikai tad, ja ir augsta temperatūra, un paramagnētiskā viela ir vāju magnētisko lauku klātbūtnē..

Tas tā ir tāpēc, ka tā nespēj aprakstīt paramagnetismu, kad liela daļa magnētisko momentu ir saskaņoti.

Likums nosaka, ka paramagnētiskā materiāla magnetizācija ir tieši proporcionāla pielietotajam magnētiskā lauka stiprumam. To sauc par Curie likumu:

M = X ∙ H = C H / T

Iepriekšējā formulā M ir magnetizācija, H ir pielietotā magnētiskā lauka magnētiskais plūsmas blīvums, T ir temperatūra, kas mērīta Kelvīnā un C ir konstants, kas ir raksturīgs katram materiālam un ko sauc par Curie konstantu..

No Curie likuma novērošanas izriet arī, ka magnetizācija ir apgriezti proporcionāla temperatūrai. Šī iemesla dēļ, kad materiāls tiek uzsildīts, dipoles un magnētiskie momenti zaudē orientāciju, ko iegūst magnētiskā lauka klātbūtnē..

Parametriskie materiāli

Paramagnetiskie materiāli ir visi materiāli, kam ir magnētiskā caurlaidība (vielas spēja piesaistīt vai padot caur magnētisko lauku) ir līdzīgi vakuuma magnētiskai caurlaidībai. Šādiem materiāliem ir niecīgs feromagnetisma līmenis.

Fiziskā izteiksmē ir teikts, ka tā relatīvā magnētiskā caurlaidība (koeficients starp materiāla vai vides caurlaidību un vakuuma caurlaidību) ir aptuveni vienāds ar 1, kas ir vakuuma magnētiskā caurlaidība..

Par paramagnētiskajiem materiāliem ir īpašs materiāla veids, ko sauc par superparamagnetiku. Lai gan tie ievēro Curie likumu, šiem materiāliem ir diezgan augsta Curie konstante.

Atšķirības starp paramagnetismu un diamagnetismu

Tas bija Michael Faraday, kurš 1845. gada septembrī saprata, ka patiesībā visi materiāli (ne tikai ferromagnēti) reaģē magnētisko lauku klātbūtnē.

Jebkurā gadījumā patiesība ir tāda, ka vairumam vielu ir diamagnetisks raksturs, jo elektronu pāri ir savienoti pārī un līdz ar to ar pretējo spin - vāji atbalsta diamagnetismu. Gluži pretēji, tikai tad, ja ir nesavienoti elektroni, notiek diamagnetisms.

Gan paramagnētiskajiem, gan diamagnetiskajiem materiāliem ir vāja uzņēmība pret magnētiskajiem laukiem, bet, kamēr otrajā tā ir pozitīva, tā ir negatīva..

Diamagnetiskos materiālus nedaudz atbaida magnētiskais lauks; No otras puses, tiek piesaistīti paramagnētiskie, kaut arī ar nelielu spēku. Abos gadījumos, kad tiek noņemts magnētiskais lauks, izzūd magnētiskās iedarbības sekas.

Kā jau minēts, lielākā daļa elementu, kas veido periodisko tabulu, ir diamagnetiski. Tādējādi diamagnetisko vielu piemēri ir ūdens, ūdeņradis, hēlijs un zelts.

Programmas

Tā kā paramagnētiskajiem materiāliem nav magnētiskā lauka, tam ir vakuuma veida uzvedība, to pielietojums nozarē ir nedaudz samazināts.

Viens no interesantākajiem paramagnetisma pielietojumiem ir elektroniskā paramagnetiskā rezonanse (RPE), ko plaši izmanto fizikā, ķīmijā un arheoloģijā. Tas ir spektroskopisks paņēmiens, ar kuru ir iespējams noteikt sugas ar nesavienotiem elektroniem.

Šī metode tiek izmantota fermentācijās, polimēru rūpnieciskajā ražošanā, motoreļļu nodilšanā un alu ražošanā, cita starpā. Tādā pašā veidā šī metode tiek plaši izmantota arheoloģisko atlieku meklēšanā.

Atsauces

1. Paramagnetisms (n.d.). Vikipēdijā. Saturs iegūts 2018. gada 24. aprīlī no es.wikipedia.org.
2. Diamagnetisms (n.d.). Vikipēdijā. Saturs iegūts 2018. gada 24. aprīlī no es.wikipedia.org.
3. Paramagnetisms (n.d.). Vikipēdijā. Saturs iegūts 2018. gada 24. aprīlī no en.wikipedia.org.
4. Diamagnetisms (n.d.). Vikipēdijā. Saturs iegūts 2018. gada 24. aprīlī no en.wikipedia.org.
5. Chang, M. C. "Diamagnetisms un paramagnetisms" (PDF). NTNU lekciju piezīmes. Saturs saņemts 2018. gada 25. aprīlī.
6. Orchard, A. F. (2003) Magnētiskā ķīmija. Oxford University Press.