Όχι όλος ο σίδηρος είναι μαγνητικός (μαγνητικά στοιχεία)

Εδώ είναι ένα πραγματικό στοιχείο για εσάς: Όχι όλοι σίδερο είναι μαγνητικός. ο ένα το αλλοτρόπιο είναι μαγνητικό, αλλά όταν η θερμοκρασία αυξάνεται έτσι ώστε το ένα να διαμορφώσει αλλαγές στο σι μορφή, ο μαγνητισμός εξαφανίζεται παρόλο που το πλέγμα δεν αλλάζει.

Λέξεις κλειδιά: Όχι όλο το σίδερο είναι μαγνητικό

Ο σιδηρομαγνητισμός είναι ο μηχανισμός με τον οποίο τα υλικά έλκονται από τους μαγνήτες και σχηματίζουν μόνιμους μαγνήτες. Η λέξη στην πραγματικότητα σημαίνει σίδηρο-μαγνητισμό, επειδή είναι το πιο γνωστό παράδειγμα του φαινομένου και οι επιστήμονες που μελετήθηκαν για πρώτη φορά. Ο σιδηρομαγνητισμός είναι μια κβαντική μηχανική ιδιότητα ενός υλικού. Εξαρτάται από τη μικροδομή και την κρυσταλλική κατάσταση, που μπορεί να επηρεαστεί από τη θερμοκρασία και τη σύνθεση.

Η κβαντική μηχανική ιδιότητα προσδιορίζεται από τη συμπεριφορά του ηλεκτρόνια. Συγκεκριμένα, μια ουσία χρειάζεται μια μαγνητική διπολική στιγμή για να είναι ένας μαγνήτης, ο οποίος προέρχεται από άτομα με μερικώς γεμάτα ηλεκτρόνια. Τα άτομα που γεμίζουν τα ηλεκτρονικά κελύφη δεν είναι μαγνητικά επειδή έχουν μια καθαρή διπολική ροπή μηδέν. Ο σίδηρος και άλλα μεταβατικά μέταλλα έχουν μερικώς γεμάτα κοχύλια ηλεκτρονίων, έτσι ορισμένα από αυτά τα στοιχεία και οι ενώσεις τους είναι μαγνητικά. Στα άτομα μαγνητικών στοιχείων σχεδόν όλα τα δίπολα ευθυγραμμίζονται κάτω από μια ειδική θερμοκρασία που ονομάζεται σημείο Curie. Για το σίδερο, το σημείο Curie εμφανίζεται στους 770 ° C. Κάτω από αυτή τη θερμοκρασία, ο σίδηρος είναι σιδηρομαγνητικός (έντονα ελκυσμένος σε έναν μαγνήτη), αλλά πάνω του ο σίδηρος αλλάζει την κρυσταλλική δομή του και γίνεται παραμαγνητικός (μόνο ασθενώς προσκολλημένο σε μαγνήτη).

Το σίδερο δεν είναι το μόνο στοιχείο που εμφανίζει μαγνητισμός. Το νικέλιο, το κοβάλτιο, το γαδολίνιο, το τερβιο και το δυσπρόσιο είναι επίσης σιδηρομαγνητικά. Όπως και με το σίδηρο, οι μαγνητικές ιδιότητες αυτών των στοιχείων εξαρτώνται από την κρυσταλλική δομή τους και από το αν το μέταλλο βρίσκεται κάτω από το σημείο του Curie. ο α-σίδηρος, το κοβάλτιο και το νικέλιο είναι σιδηρομαγνητικοί, ενώ ο γ-σίδηρος, το μαγγάνιο και το χρώμιο είναι αντισφαιρομαγνητικοί. Το αέριο λιθίου είναι μαγνητικό όταν ψύχεται κάτω από 1 kelvin. Υπό ορισμένες προϋποθέσεις, μαγγάνιο, τα ακτινίδια (π.χ., πλουτώνιο και νεπτύνιο) και ρουθήνιο είναι σιδηρομαγνητικά.

Ενώ ο μαγνητισμός εμφανίζεται συχνότερα στα μέταλλα, εμφανίζεται επίσης σπάνια σε μη μεταλλικά στοιχεία. Το υγρό οξυγόνο, για παράδειγμα, μπορεί να παγιδευτεί ανάμεσα στους πόλους ενός μαγνήτη! Το οξυγόνο έχει μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια, επιτρέποντάς του να αντιδράσει σε μαγνήτη. Το βόριο είναι ένα άλλο μη μέταλλο που εμφανίζει παραμαγνητικός έλξη μεγαλύτερη από τη διαμαγνητική απόρριψή του.

Ο χάλυβας είναι κράμα με βάση το σίδηρο. Οι περισσότερες μορφές χάλυβα, συμπεριλαμβανομένου του ανοξείδωτου χάλυβα, είναι μαγνητικές. Υπάρχουν δύο ευρείς τύποι ανοξείδωτων χαλύβων που εμφανίζουν διαφορετικές δομές κρυσταλλικού πλέγματος μεταξύ τους. Οι φερριτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες είναι κράματα σιδήρου-χρωμίου που είναι σιδηρομαγνητικά σε θερμοκρασία δωματίου. Αν και κανονικά δεν έχουν μαγνητιστεί, ο φερριτικός χάλυβας γίνεται μαγνητισμένος παρουσία ενός μαγνητικού πεδίου και παραμένει μαγνητισμένος για κάποιο χρονικό διάστημα αφού αφαιρεθεί ο μαγνήτης. Τα άτομα μετάλλων στον φερριτικό ανοξείδωτο χάλυβα είναι διατεταγμένα σε πλέγμα με κέντρο το σώμα (bcc). Οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες τείνουν να είναι μη μαγνητικοί. Αυτοί οι χάλυβες περιέχουν άτομα που είναι διατεταγμένα σε πλέγμα κυκλικού (fcc) με κέντρο το πρόσωπο.

Ο πιο δημοφιλής τύπος ανοξείδωτου χάλυβα, τύπου 304, περιέχει σίδηρο, χρώμιο και νικέλιο (κάθε μαγνητικό από μόνο του). Ωστόσο, τα άτομα σε αυτό το κράμα έχουν συνήθως τη δομή πλέγματος fcc, με αποτέλεσμα ένα μη μαγνητικό κράμα. Ο τύπος 304 γίνεται εν μέρει σιδηρομαγνητικός εάν ο χάλυβας κάμπτεται σε θερμοκρασία δωματίου.

Ενώ μερικά μέταλλα είναι μαγνητικά, τα περισσότερα δεν είναι. Βασικά παραδείγματα περιλαμβάνουν χαλκό, χρυσό, ασήμι, μόλυβδο, αργίλιο, κασσίτερο, τιτάνιο, ψευδάργυρο και βισμούθιο. Αυτά τα στοιχεία και τα κράματά τους είναι διαμαγνητικά. Μη μαγνητικά κράματα περιλαμβάνουν ορείχαλκος και μπρούντζος. Αυτά τα μέταλλα απωθούν τους μαγνήτες, αλλά δεν αρκούν συνήθως ότι το αποτέλεσμα είναι αισθητό.

Ο άνθρακας είναι έντονα διαμαγνητικός μη μεταλλικός. Στην πραγματικότητα, ορισμένοι τύποι γραφίτη απωθεί τους μαγνήτες αρκετά ισχυρά ώστε να δίνουν ένα ισχυρό μαγνήτη.

• Devine, Thomas. "Γιατί δεν λειτουργούν οι μαγνήτες σε μερικούς ανοξείδωτους χάλυβες?" Scientific American.