Tässä on tosiasiallinen elementti sinulle: Ei kaikkia rauta- On magneettinen. Allotrope on magneettinen, mutta kun lämpötila nousee niin, että muodomuutokset b muodossa magneettisuus katoaa, vaikka hila ei muutu.
Avainkortit: Kaikki rauta ei ole magneettinen
- Useimmat ihmiset ajattelevat rautaa magneettisena materiaalina. Rauta on ferromagneettinen (vetoaa magneetteihin), mutta vain tietyllä lämpötila-alueella ja muissa erityisolosuhteissa.
- Rauta on magneettinen α-muodossaan. Α-muoto esiintyy erityisen lämpötilan, nimeltään Curie-pisteen, alapuolella, joka on 770 ° C. Rauta on paramagneettinen tämän lämpötilan yläpuolella ja vetoaa vain heikosti magneettikentään.
- Magneettiset materiaalit koostuvat atomeista, joissa on osittain täytetyt elektronikuoret. Joten suurin osa magneettisista materiaaleista on metalleja. Muita magneettisiä elementtejä ovat nikkeli ja koboltti.
- Eimagneettisiin (diamagneettisiin) metalleihin kuuluvat kupari, kulta ja hopea.
Miksi rauta on magneettista (joskus)
Ferromagneettisuus on mekanismi, jolla materiaalit houkuttelevat magneetteja ja muodostavat pysyviä magneetteja. Sana tarkoittaa itse asiassa rautamagneettisuutta, koska se on tunnetuin esimerkki ilmiöstä ja tutkijat, joita tutkittiin ensin. Ferromagneettisuus on materiaalin kvanttimekaaninen ominaisuus. Se riippuu sen mikrorakenteesta ja kiteisestä tilasta, johon lämpötila ja koostumus voivat vaikuttaa.
Kvanttimekaaninen ominaisuus määräytyy elektronit. Erityisesti aine tarvitsee magneettisen dipolimomentin ollakseen magneetti, joka tulee atomeista, joissa on osittain täytetyt elektronikuoret. Atomien täytetyt elektronikuoret eivät ole magneettisia, koska niiden netto-dipolimomentti on nolla. Raudalla ja muilla siirtymämetalleilla on osittain täytettyjä elektronikuoria, joten jotkut näistä elementeistä ja niiden yhdisteistä ovat magneettisia. Magneettisten elementtien atomeissa melkein kaikki dipolit asettuvat erityisen lämpötilan alapuolelle, jota kutsutaan Curie-pisteeksi. Raudan osalta Curie-piste esiintyy lämpötilassa 770 ° C. Tämän lämpötilan alapuolella rauta on ferromagneettinen (vetää voimakkaasti magneettia), mutta sen yläpuolella rauta muuttaa kiteistä rakennettaan ja muuttuu paramagneettinen (kiinnitetty vain heikosti magneettiin).
Muut magneettiset elementit
Rauta ei ole ainoa näytettävä elementti magnetismi. Nikkeli, koboltti, gadolinium, terbium ja dysprosium ovat myös ferromagneettisia. Kuten raudan kanssa, myös näiden elementtien magneettiset ominaisuudet riippuvat niiden kiderakenteesta ja siitä, onko metalli Curie-pisteen alapuolella. α-rauta, koboltti ja nikkeli ovat ferromagneettisia, kun taas y-rauta, mangaani ja kromi ovat antiferromagneettisia. Litiumkaasu on magneettinen, kun se jäähdytetään alle 1 kelvinin. Tietyissä olosuhteissa, mangaani, aktinidit (esim. plutonium ja neptunium) ja ruthenium ovat ferromagneettisia.
Magnetismia esiintyy useimmiten metalleissa, mutta myös harvoin ei-metalleissa. Esimerkiksi nestemäinen happi voi jäädä kiinni magneettinapojen väliin! Hapessa on parittomia elektroneja, mikä antaa sen reagoida magneettiin. Boori on toinen ei-metalli, joka näkyy paramagneettinen vetovoima on suurempi kuin sen diamagneettinen heijastus.
Magneettinen ja ei-magneettinen teräs
Teräs on rautapohjainen seos. Useimmat teräsmuodot, mukaan lukien ruostumaton teräs, ovat magneettisia. Ruostumattomia teräksiä on kahta tyyppiä, joilla on erilaiset kidehilarakenteet toisistaan. Ferriittiset ruostumattomat teräkset ovat rauta-kromi-seoksia, jotka ovat ferromagneettisia huoneenlämpötilassa. Vaikka ferriittinen teräs normaalisti magnetoidaan, se magnetoituu magneettikentän läsnäollessa ja pysyy magnetoituneena jonkin aikaa magneetin poistamisen jälkeen. Ferriittisestä ruostumattomasta teräksestä olevat metalliatomit on järjestetty runkokeskeiseen (bcc) -lattiseen. Austeniitti ruostumattomat teräkset ovat yleensä ei-magneettisia. Nämä teräkset sisältävät atomeja, jotka on järjestetty kasvopohjaiseen kuutiomaiseen (fcc) hilaan.
Suosituin ruostumattoman teräksen tyyppi, tyyppi 304, sisältää rautaa, kromia ja nikkeliä (kukin magneettinen itsenäisesti). Silti tämän seoksen atomilla on yleensä fcc-hilarakenne, mikä johtaa ei-magneettiseen seokseen. Tyypistä 304 tulee osittain ferromagneettisia, jos teräs taivutetaan huoneenlämpötilassa.
Metallit, jotka eivät ole magneettisia
Vaikka jotkut metallit ovat magneettisia, useimmat eivät. Tärkeimpiä esimerkkejä ovat kupari, kulta, hopea, lyijy, alumiini, tina, titaani, sinkki ja vismutti. Nämä elementit ja niiden seokset ovat diamagneettisia. Ei-magneettinen seokset sisältävät messinki ja pronssi. Nämä metallit hylkivät heikosti magneetteja, mutta eivät yleensä riitä, että vaikutus on havaittavissa.
Hiili on vahvasti diamagneettinen ei-metalli. Itse asiassa jotkut grafiittityypit hylkivät magneetit riittävän voimakkaasti voimakkaan magneettin levittamiseksi.
Lähde
- Devine, Thomas. "Miksi magneetit eivät toimi joillakin ruostumattomilla teräksillä?" Tieteellinen amerikkalainen.