Paramagnetism Cauze, Materiale Paramagnetice, Exemple și Diferențe cu Diamagnetism



paramagnetism este o formă de magnetism în care anumite materiale sunt slab atrase de un câmp magnetic extern și formează câmpuri magnetice interne induse în direcția câmpului magnetic aplicat.

Contrar a ceea ce mulți oameni cred adesea, proprietățile magnetice nu se reduc numai la substanțe feromagnetice. Toate substanțele posedă proprietăți magnetice, deși într-o formă mai slabă. Aceste substanțe se numesc paramagnetice și diamagnetice.

În acest fel, se pot distinge două tipuri de substanțe: paramagnetice și diamagnetice. În prezența unui câmp magnetic, cele paramagnetice sunt atrase spre zona unde intensitatea câmpului este mai mare. Pe de altă parte, cele diamagnetice sunt atrase de regiunea câmpului în care intensitatea este mai mică.

Când în prezența câmpurilor magnetice, materialele paramagnetice simt același tip de atracție și repulsie cu care se confruntă magneții. Cu toate acestea, atunci când câmpul magnetic dispare, entropia se încheie cu alinierea magnetică care a fost indusă.

Cu alte cuvinte, materialele paramagnetice sunt atrase de câmpurile magnetice, deși nu sunt transformate în materiale magnetizate permanent. Câteva exemple de substanțe paramagnetice sunt: ​​aerul, magneziul, platina, aluminiul, titanul, tungstenul și litiul, printre altele.

index

  • 1 Cauze
    • 1.1 Legea Curie
  • 2 Materiale paramagnetice
  • 3 Diferențele dintre paramagnetism și diamagnetism
  • 4 Aplicații
  • 5 Referințe

cauze

Paramagnetismul se datorează faptului că anumite materiale sunt alcătuite din atomi și molecule care au momente magnetice permanente (sau dipoli), chiar și atunci când nu sunt în prezența unui câmp magnetic.

Momentele magnetice sunt generate de rotirea electronilor nepereche de metale și de alte materiale care posedă proprietăți paramagnetice.

În paramagnetism pur, dipolii nu interacționează unul cu altul, ci sunt orientați aleatoriu în absența unui câmp magnetic extern ca o consecință a agitației termice. Aceasta generează un moment magnetic nul.

Totuși, atunci când se aplică un câmp magnetic, dipolii tind să se alinieze cu câmpul aplicat, rezultând un moment magnetic net în direcția respectivului câmp și adăugând la câmpul extern.

În orice caz, alinierea dipolilor poate fi contracarată de efectul temperaturii.

În acest fel, când materialul este încălzit, agitarea termică este capabilă să contracareze efectul pe care câmpul magnetic îl are asupra dipolilor, iar momentele magnetice sunt reorientate într-un mod haotic, reducând intensitatea câmpului indus.

Legea lui Curie

Legea lui Curie a fost dezvoltată experimental de către fizicianul francez Pierre Curie în anul 1896. Poate fi aplicată numai atunci când apar temperaturi ridicate, iar substanța paramagnetică este în prezența câmpurilor magnetice slabe.

Acest lucru se datorează faptului că nu descrie paramagnetismul atunci când o mare parte din momentele magnetice sunt aliniate.

Legea prevede că magnetizarea materialului paramagnetic este direct proporțională cu intensitatea câmpului magnetic aplicat. Este ceea ce se numește Legea lui Curie:

M = X ∙ H = C H / T

În formula anterioară M este magnetizarea, H este densitatea fluxului magnetic a câmpului magnetic aplicat, T este temperatura măsurată în Kelvin și C este o constantă specifică fiecărui material și se numește constanta Curie.

Din observația legii lui Curie rezultă că magnetizarea este invers proporțională cu temperatura. Din acest motiv, când materialul este încălzit, dipolii și momentele magnetice tind să piardă orientarea dobândită de prezența câmpului magnetic.

Materiale paramagnetice

Materialele paramagnetice sunt toate acele materiale cu permeabilitate magnetică (capacitatea unei substanțe de a atrage sau a face să treacă printr-un câmp magnetic) similar cu permeabilitatea magnetică a vidului. Aceste materiale prezintă un nivel neglijabil de ferromagnetism.

În termeni fizici, se precizează că permeabilitatea magnetică relativă (coeficientul dintre permeabilitatea materialului sau a mediului și permeabilitatea vidului) este aproximativ egal cu 1, adică permeabilitatea magnetică a vidului.

Printre materialele paramagnetice există un tip particular de materiale denumit superparamagnetic. Deși respectă legea Curie, aceste materiale au o valoare constantă Curie destul de ridicată.

Diferențele dintre paramagnetism și diamagnetism

A fost Michael Faraday, care în septembrie 1845 a realizat că în realitate toate materialele (nu numai ferromagneții) reacționează la prezența câmpurilor magnetice.

În orice caz, adevărul este că majoritatea substanțelor au caracter diamagnetic, deoarece perechile de electroni sunt asociate - și, prin urmare, cu spin invers - favorizează slab diamagnetismul. Dimpotrivă, numai atunci când există electroni nepermani se produce diamagnetismul.

Atât materialele paramagnetice cât și cele diamagnetice au o susceptibilitate slabă la câmpurile magnetice, dar în timp ce în prima este pozitivă în cele din urmă, este negativă.

Materialele diamagnetice sunt ușor respinse de un câmp magnetic; Pe de altă parte, cele paramagnetice sunt atrase, deși, de asemenea, cu puțină forță. În ambele cazuri, atunci când câmpul magnetic este îndepărtat, efectele magnetizării dispar.

După cum sa spus deja, marea majoritate a elementelor care alcătuiesc tabelul periodic sunt diamagnetice. Astfel, exemple de substanțe diamagnetice sunt apa, hidrogenul, heliul și aurul.

aplicații

Deoarece materialele paramagnetice au un comportament similar în vid în absența unui câmp magnetic, aplicațiile lor în industrie sunt oarecum reduse.

Una dintre cele mai interesante aplicații ale paramagnetismului este Rezonanța electronică paramagnetică (RPE), care este utilizată pe scară largă în fizică, chimie și arheologie. Este o tehnică spectroscopică cu care este posibil să se detecteze specii cu electroni nepartiți.

Această tehnică se aplică în fermentații, în fabricarea industrială a polimerilor, la uzura uleiurilor de motor și la fabricarea berii, printre alte domenii. În același mod, această tehnică este folosită pe scară largă în datarea rămășițelor arheologice.

referințe 

  1. Paramagnetism (n.d.). În Wikipedia. Adus pe 24 aprilie 2018 de la es.wikipedia.org.
  2. Diamagnetism (n.d.). În Wikipedia. Adus pe 24 aprilie 2018 de la es.wikipedia.org.
  3. Paramagnetism (n.d.). În Wikipedia. Adus la 24 aprilie 2018 de la en.wikipedia.org.
  4. Diamagnetism (n.d.). În Wikipedia. Adus la 24 aprilie 2018 de la en.wikipedia.org.
  5. Chang, M. C. "Diamagnetismul și paramagnetismul" (PDF).NTNU note de curs. Adus pe 25 aprilie 2018.
  6. Orchard, A. F. (2003)magnetochimie. Oxford University Press.