ПАРАМАГНЕТИЗЪМ: ПРИЧИНИ, ПАРАМАГНИТНИ МАТЕРИАЛИ, ПРИМЕРИ - ФИЗИЧЕСКИ - 2025

В парамагнетизъм е форма на магнетизма които някои материали са слабо привлича от външно магнитно поле и образуват вътрешни магнитни полета, индуцирани в посоката на приложеното магнитно поле.

Противно на това, което много хора често мислят, магнитните свойства не се ограничават само до феромагнитни вещества. Всички вещества имат магнитни свойства, дори и по-слаб начин. Тези вещества се наричат ​​парамагнитни и диамагнитни.

По този начин могат да се разграничат два вида вещества: парамагнитни и диамагнитни. При наличие на магнитно поле, парамагнитните се привличат към зоната, където интензитетът на полето е по-голям. Вместо това диамагнетиката се привлича в областта на полето, където интензивността е най-ниска.

Когато в присъствието на магнитни полета, парамагнитните материали изпитват същия тип привличане и отблъскване, каквито изпитват магнитите. Когато обаче магнитното поле изчезне, ентропията прекратява магнитното изравняване, което е било предизвикано.

С други думи парамагнитните материали се привличат от магнитни полета, въпреки че не стават постоянно намагнетизирани материали. Някои примери за парамагнитни вещества са: въздух, магнезий, платина, алуминий, титан, волфрам и литий.

Причини

Парамагнетизмът се дължи на факта, че определени материали са изградени от атоми и молекули, които имат постоянни магнитни моменти (или диполи), дори когато не са в присъствието на магнитно поле.

Магнитните моменти се причиняват от завъртанията на несдвоени електрони в метали и други материали, които имат парамагнитни свойства.

При чист парамагнетизъм диполите не си взаимодействат помежду си, а са ориентирани произволно при липса на външно магнитно поле вследствие на термично разбъркване. Това генерира нулев магнитен момент.

Когато обаче се прилага магнитно поле, диполите са склонни да се изравняват с приложеното поле, което води до нетен магнитен момент в посока на това поле и добавящ към този на външното поле.

И в двата случая подравняването на диполите може да се противодейства на ефекта на температурата.

По този начин, когато материалът се нагрява, термичното разбъркване е в състояние да противодейства на ефекта, който магнитното поле оказва върху диполите и магнитните моменти се преориентират по хаотичен начин, намалявайки интензивността на индуцираното поле.

Законът на Кюри

Законът на Кюри е разработен експериментално от френския физик Пиер Кюри през 1896 г. Той може да се приложи само когато се появят високи температури и парамагнитното вещество е в присъствието на слаби магнитни полета.

Това е така, защото не успява да опише парамагнетизъм, когато голяма част от магнитните моменти са подравнени.

Законът гласи, че намагнитването на парамагнитния материал е пряко пропорционално на интензитета на приложеното магнитно поле. Това е това, което е известно като Законът на Кюри:

M = X ∙ H = CH / T

В горната формула М е намагнитването, Н е плътността на магнитния поток на приложеното магнитно поле, Т е температурата, измерена в градуси Келвин, и С е константа, която е специфична за всеки материал и се нарича константа на Кюри.

Спазването на закона на Кюри също показва, че намагнитването е обратно пропорционално на температурата. Поради тази причина, когато материалът се нагрява, диполите и магнитните моменти са склонни да губят ориентацията, придобита от присъствието на магнитното поле.

Парамагнитни материали

Парамагнитни материали са всички тези материали с магнитна проницаемост (способност на веществото да привлича или да предизвиква преминаване на магнитно поле), подобно на магнитната проницаемост на вакуум. Такива материали показват незначително ниво на феромагнетизъм.

Във физическо отношение се посочва, че относителната му магнитна проницаемост (коефициент между пропускливостта на материала или средата и проницаемостта на вакуум) е приблизително равна на 1, което е магнитната пропускливост на вакуум.

Сред парамагнитните материали има особен тип материали, които се наричат ​​суперпарамагнитни. Въпреки че следват закона на Кюри, тези материали имат доста висока стойност на константата на Кюри.

Разлики между парамагнетизъм и диамагнетизъм

Майкъл Фарадей през септември 1845 г. разбра, че в действителност всички материали (не само феромагнитни) реагират на наличието на магнитни полета.

Във всеки случай истината е, че повечето вещества имат диамагнетичен характер, тъй като двойките сдвоени електрони - и следователно с противоположно въртене - слабо благоприятстват диамагнетизма. Напротив, само когато има несдвоени електрони, възниква диамагнетизъм.

Както парамагнитните, така и диамагнитните материали имат слаба чувствителност към магнитни полета, но докато в първите е положителна, във втората е отрицателна.

Диамагнитните материали се отблъскват леко от магнитно поле; от друга страна, парамагнетиката се привлича, макар и с малка сила. И в двата случая, когато магнитното поле е отстранено, ефектите от намагнитването изчезват.

Както вече споменахме, по-голямата част от елементите, съставляващи периодичната таблица, са диамагнитни. Така примери за диамагнитни вещества са вода, водород, хелий и злато.

Приложения

Тъй като парамагнитните материали имат подобно поведение при вакуумиране при липса на магнитно поле, техните приложения в индустрията са малко ограничени.

Едно от най-интересните приложения на парамагнетизма е Електронният парамагнетичен резонанс (RPE), който се използва широко във физиката, химията и археологията. Това е техника на спектроскопия, с която е възможно да се открият видове с несдвоени електрони.

Тази техника се прилага във ферментации, в промишленото производство на полимери, за износване на моторни масла и при производството на бира, наред с други области. По подобен начин тази техника се използва широко при датирането на археологически останки.

Препратки

1. Парамагнетизъм (втори). В Уикипедия. Произведено на 24 април 2018 г. от es.wikipedia.org.
2. Диамагнетизъм (втори). В Уикипедия. Произведено на 24 април 2018 г. от es.wikipedia.org.
3. Парамагнетизъм (втори). В Уикипедия. Произведено на 24 април 2018 г. от en.wikipedia.org.
4. Диамагнетизъм (втори). В Уикипедия. Произведено на 24 април 2018 г. от en.wikipedia.org.
5. Chang, MC "Диамагнетизъм и парамагнетизъм" (PDF). Бележки за лекции от NTNU. Произведено на 25 април 2018 г.
6. Orchard, AF (2003) Магнитохимия. Oxford University Press.