Paramagnetismus Příčiny, Paramagnetické materiály, Příklady a Rozdíly s Diamagnetismem



paramagnetismus je forma magnetismu, ve které jsou určité materiály slabě přitahovány vnějším magnetickým polem a vytvářejí vnitřní magnetická pole indukovaná ve směru aplikovaného magnetického pole.

Na rozdíl od toho, co si mnoho lidí často myslí, magnetické vlastnosti nejsou omezeny pouze na feromagnetické látky. Všechny látky mají magnetické vlastnosti, i když v slabší formě. Tyto látky se nazývají paramagnetické a diamagnetické.

Tímto způsobem lze rozlišovat dva typy látek: paramagnetické a diamagnetické. V přítomnosti magnetického pole jsou paramagnetické přitahovány směrem k oblasti, kde je intenzita pole větší. Naopak diamagnetické jsou přitahovány do oblasti pole, ve které je intenzita nižší.

Když v přítomnosti magnetických polí, paramagnetické materiály zažijí stejný druh přitažlivosti a odpuzování, jaké zažívají magnety. Když však magnetické pole zmizí, entropie ukončí magnetické vyrovnání, které bylo indukováno.

Jinými slovy, paramagnetické materiály jsou přitahovány magnetickými poli, i když nejsou transformovány na permanentně magnetizované materiály. Některé příklady paramagnetických látek jsou: vzduch, hořčík, platina, hliník, titan, wolfram a lithium, mimo jiné.

Index

  • 1 Příčiny
    • 1.1 Zákon Curie
  • 2 Paramagnetické materiály
  • 3 Rozdíly mezi paramagnetismem a diamagnetismem
  • 4 Aplikace
  • 5 Odkazy 

Příčiny

Paramagnetism je kvůli skutečnosti, že jisté materiály jsou tvořeny atomů a molekul, které mají permanentní magnetické momenty (nebo dipóly), dokonce když oni nejsou v přítomnosti magnetického pole.

Magnetické momenty jsou způsobeny spiny nepárových elektronů kovů a jiných materiálů, které mají paramagnetické vlastnosti.

V čistém paramagnetismu dipóly vzájemně neinteragují, ale jsou orientovány náhodně v nepřítomnosti vnějšího magnetického pole v důsledku tepelného agitace. To generuje nulový magnetický moment.

Nicméně, když je aplikováno magnetické pole, dipóly mají tendenci vyrovnat se s aplikovaným polem, což má za následek čistý magnetický moment ve směru uvedeného pole a přidání do vnějšího pole..

V každém případě může být proti působení dipólu působeno působením teploty.

Tímto způsobem, když je materiál zahříván, je tepelné míchání schopno působit proti účinku, který má magnetické pole na dipóly a magnetické momenty jsou přeorientovány chaotickým způsobem, což snižuje intenzitu indukovaného pole..

Curieho zákon

Zákon Curie byl vyvinut experimentálně francouzským fyzikem Pierre Curie v roce 1896. To může být aplikováno jen když vysoké teploty jsou přítomné a paramagnetic substance je v přítomnosti slabých magnetických polí \ t.

Je to proto, že nedokáže popsat paramagnetismus, když je velká část magnetických momentů vyrovnána.

Zákon uvádí, že magnetizace paramagnetického materiálu je přímo úměrná použité síle magnetického pole. To je to, co je známo jako Curieho zákon:

M = X = H = CH / T

V předchozím vzorci M je magnetizace, H je hustota magnetického toku aplikovaného magnetického pole, T je teplota měřená v Kelvinech a C je konstanta, která je specifická pro každý materiál a nazývá se Curieho konstanta..

Z pozorování Curieho zákona také vyplývá, že magnetizace je nepřímo úměrná teplotě. Z tohoto důvodu, když je materiál zahříván, mají dipóly a magnetické momenty tendenci ztrácet orientaci získanou přítomností magnetického pole..

Paramagnetické materiály

Paramagnetické materiály jsou všechny tyto materiály s magnetickou permeabilitou (schopnost látky přitahovat nebo ji procházet magnetickým polem) podobné magnetické permeabilitě vakua. Tyto materiály vykazují zanedbatelnou úroveň feromagnetismu.

Ve fyzikálních termínech se uvádí, že jeho relativní magnetická permeabilita (kvocient mezi propustností materiálu nebo média a permeabilitou vakua) je přibližně rovna 1, což je magnetická permeabilita vakua.

Mezi paramagnetickými materiály existuje určitý typ materiálů, který se nazývá superparamagnetický. I když se řídí zákonem Curie, tyto materiály mají poměrně vysokou Curieho konstantní hodnotu.

Rozdíly mezi paramagnetismem a diamagnetismem

Byl to Michael Faraday, který si v září 1845 uvědomil, že ve skutečnosti všechny materiály (nejen ferromagnety) reagují v přítomnosti magnetických polí.

V každém případě je pravda, že většina látek má diamagnetický charakter, protože páry elektronů spárované - a tedy s opačným spinem - slabě podporují diamagnetismus. Naopak pouze v případě nepárových elektronů dochází k diamagnetismu.

Jak paramagnetické, tak diamagnetické materiály mají slabou citlivost na magnetická pole, ale zatímco v prvním je pozitivní, je negativní..

Diamagnetické materiály jsou mírně odpuzovány magnetickým polem; Na druhou stranu, paramagnetické jsou přitahovány, i když s malou silou. V obou případech, když je magnetické pole odstraněno, zmizí účinky magnetizace.

Jak již bylo řečeno, převážná většina prvků tvořících periodickou tabulku je diamagnetická. Příklady diamagnetických látek jsou tedy voda, vodík, helium a zlato.

Aplikace

Vzhledem k tomu, že paramagnetické materiály mají za nepřítomnosti magnetického pole vakuové chování, jejich použití v průmyslu je poněkud sníženo.

Jednou z nejzajímavějších aplikací paramagnetismu je elektronická paramagnetická rezonance (RPE), která je široce používána ve fyzice, chemii a archeologii. Jedná se o spektroskopickou techniku, pomocí které je možné detekovat druhy s nepárovými elektrony.

Tato technika se používá při fermentacích, při průmyslové výrobě polymerů, při opotřebení motorových olejů a při výrobě piv, mimo jiné. Stejným způsobem je tato technika široce používána v datování archeologických pozůstatků.

Odkazy

  1. Paramagnetismus (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 24. dubna 2018, z es.wikipedia.org.
  2. Diamagnetismus (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 24. dubna 2018, z es.wikipedia.org.
  3. Paramagnetismus (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 24. dubna 2018, z en.wikipedia.org.
  4. Diamagnetismus (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 24. dubna 2018, z en.wikipedia.org.
  5. Chang, M. C. "Diamagnetismus a paramagnetismus" (PDF). NTNU přednášky. Získáno 25. dubna 2018.
  6. Orchard, A. F. (2003) Magnetochemie. Oxford University Press.