مثير للإعجاب

ليس كل الحديد مغناطيسيًا (عناصر مغناطيسية)

ليس كل الحديد مغناطيسيًا (عناصر مغناطيسية)

إليك عنصرًا واقعيًا بالنسبة لك: ليس كل الحديد مغناطيسيًا. ال ا allotrope مغناطيسي ، ولكن عندما تزيد درجة الحرارة بحيث ا يتغير النموذج إلى ب الشكل ، يختفي المغناطيسية على الرغم من أن الشبكة لا تتغير.

الوجبات السريعة الرئيسية: ليس كل الحديد مغناطيسيًا

  • يعتقد معظم الناس أن الحديد مادة مغناطيسية. الحديد مغناطيسي مغناطيسي (ينجذب إلى المغناطيس) ، ولكن فقط ضمن نطاق درجات حرارة معينة وظروف معينة أخرى.
  • الحديد مغناطيسي في شكله α. يحدث شكل ألفا تحت درجة حرارة خاصة تسمى نقطة كوري ، وهي 770 درجة مئوية. الحديد ذو مغنطيسي فوق درجة الحرارة هذه وينجذب فقط إلى المجال المغناطيسي.
  • تتكون المواد المغنطيسية من ذرات ذات قذائف إلكترونية مملوءة جزئيًا. لذلك ، فإن معظم المواد المغناطيسية هي المعادن. وتشمل العناصر المغناطيسية الأخرى النيكل والكوبالت.
  • المعادن غير المغناطيسية (المغناطيسية) تشمل النحاس والذهب والفضة.

لماذا الحديد مغناطيسي (في بعض الأحيان)

المغناطيسية المغناطيسية هي الآلية التي يتم بها جذب المواد إلى المغناطيس وتشكيل مغناطيس دائم. تعني الكلمة في الواقع المغناطيسية الحديدية لأن هذا هو أكثر الأمثلة المألوفة للظاهرة ودرسها العلماء أولاً. المغناطيسية الحديدية هي خاصية ميكانيكية كمومية للمادة. ذلك يعتمد على البنية المجهرية والحالة البلورية ، والتي يمكن أن تتأثر درجة الحرارة والتكوين.

يتم تحديد الخواص الميكانيكية الكمومية بواسطة سلوك الإلكترونات. على وجه التحديد ، تحتاج المادة إلى عزم ثنائي القطب مغنطيسي لتكون مغنطيسًا ، يأتي من الذرات ذات الأصداف الإلكترونية المملوءة جزئيًا. سوف تملأ الذرات قذائف الإلكترون ليست مغنطيسية لأنها تتمتع بلحظة ثنائية الأقطاب صافية قدرها صفر. يحتوي الحديد وغيره من معاملات الانتقال على أصداف إلكترونية مملوءة جزئيًا ، لذا فإن بعض هذه العناصر ومركباتها مغناطيسية. في ذرات العناصر المغناطيسية ، تقريبًا جميع الأقطاب ثنائية الارتفاع تحت درجة حرارة خاصة تسمى نقطة كوري. بالنسبة للحديد ، تحدث نقطة كوري عند 770 درجة مئوية. تحت درجة الحرارة هذه ، يكون الحديد مغنطيسياً مغنطيسياً (ينجذب بقوة إلى المغناطيس) ، ولكن فوقه يغير الحديد تركيبه البلوري ويصبح مغنطيسيًا (فقط ضعيف في المغناطيس).

العناصر المغناطيسية الأخرى

الحديد ليس العنصر الوحيد الذي يعرض المغناطيسية. النيكل والكوبالت والجادولينيوم والتيربيوم والديسبروسيوم هي أيضًا مغنطيسية مغناطيسية. كما هو الحال مع الحديد ، تعتمد الخصائص المغناطيسية لهذه العناصر على هيكلها البلوري وما إذا كان المعدن أقل من نقطة كوري. الحديد ألفا والكوبالت والنيكل مغنطيسية مغنطيسية ، بينما الحديد المغنيسيوم والمنغنيز والكروم مضادات المغناطيسية. غاز الليثيوم مغناطيسي عند تبريده أقل من 1 كلفن. في ظل ظروف معينة ، يكون المنجنيز والأكتينيدات (مثل البلوتونيوم والنيبتونيوم) والروثينيوم مغناطيسيًا مغناطيسيًا.

في حين أن المغناطيسية تحدث غالبًا في المعادن ، فإنها نادراً ما تحدث أيضًا في المعادن اللافلزية. الأكسجين السائل ، على سبيل المثال ، قد يكون محاصرا بين أقطاب المغناطيس! يحتوي الأكسجين على إلكترونات غير مزاوجة ، مما يسمح له بالتفاعل مع المغناطيس. البورون هو مادة غير معدنية أخرى تعرض جاذبية مغنطيسية أكبر من تنافرها المغنطيسي.

الصلب المغناطيسي وغير المغناطيسية

الصلب سبيكة قائمة على الحديد. معظم أشكال الصلب ، بما في ذلك الفولاذ المقاوم للصدأ ، مغناطيسية. هناك نوعان عريضان من الفولاذ غير القابل للصدأ يعرضان هياكل شعرية بلورية مختلفة عن بعضها البعض. الفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي وسبائك الحديد والكروم التي المغناطيسية في درجة حرارة الغرفة. على الرغم من أن المغنيسيوم غير المغنطيسي عادةً يصبح ممغنطًا في وجود مجال مغناطيسي ويظل ممغنطًا لبعض الوقت بعد إزالة المغناطيس. يتم ترتيب ذرات المعدن في الفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي في شبكة لاتينية مركزة على الجسم. الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي تميل إلى أن تكون غير المغناطيسية. تحتوي هذه الفولاذات على ذرات مرتبة في شعرية مكعبة (fcc) محورها الوجه.

أكثر أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ شيوعًا ، النوع 304 ، يحتوي على الحديد والكروم والنيكل (كل مغناطيسي بمفرده). ومع ذلك ، عادة ما يكون للذرات في هذه السبائك بنية شعرية fcc ، مما ينتج عنه سبيكة غير مغنطيسية. يصبح النوع 304 من الحديد المغنطيسي جزئيًا إذا تم ثني الفولاذ في درجة حرارة الغرفة.

المعادن غير المغناطيسية

في حين أن بعض المعادن مغناطيسية ، فإن معظمها لا. وتشمل الأمثلة الرئيسية النحاس والذهب والفضة والرصاص والألومنيوم والقصدير والتيتانيوم والزنك والبزموت. هذه العناصر وسبائكها مغناطيسية. وتشمل السبائك غير المغناطيسية النحاس والبرونز. تقوم هذه المعادن بصد المغناطيسات بشكل ضعيف ، لكن عادة لا يكفي أن يكون التأثير ملحوظًا.

الكربون هو بقوة غير المغناطيسية diamagnetic. في الواقع ، تقوم بعض أنواع الجرافيت بصد المغناطيس بقوة كافية لتكوين مغناطيس قوي.

مصدر

  • ديفين ، توماس. "لماذا لا يعمل المغناطيس على بعض الفولاذ المقاوم للصدأ؟" العلمية الأمريكية.