Ni vse železo magnetno (magnetni elementi)

Tukaj je element factoid za vas: Niso vsi železo je magnetno. The a alotrop je magnetni, vendar ko se temperatura poveča, tako da a obrazec spremembe v b magnetizem izgine, čeprav se rešetka ne spremeni.

Ključni odvzemi: Ni vse železo magnetno

Feromagnetizem je mehanizem, s katerim materiale privlačijo magneti in tvorijo trajne magnete. Beseda dejansko pomeni magnetizem z železom, ker je to najbolj znan primer pojava in tisti, ki so ga znanstveniki prvič preučevali. 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 elektronske lupine, 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 pritrjen na magnet).

Železo ni edini element, ki se prikazuje magnetizem. Feromagnetni so tudi nikelj, kobalt, gadolinij, terbij in disprozij. Tako kot pri železu so 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 oz. mangan, aktinidi (npr. plutonij in neptunij) in rutenij so feromagnetni.

Medtem ko se magnetizem najpogosteje pojavlja v kovinah, se tudi v nemetalih redko pojavlja. Tekoči kisik, na primer, se lahko ujame med drogo magneta! Kisik ima neparne elektrone, kar omogoča, da reagira na magnet. Bor je še en nemetal, ki se prikaže paramagnetno privlačnost večja od njene diamagnetne odbojnosti.

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 običajno 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 na svoje). 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.

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 medenina in bronast. Te kovine magnet slabo odbijajo, vendar običajno niso dovolj, da je učinek opazen.

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

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