Не все железо магнитно (магнитные элементы)

Вот фактоид для вас: не все утюг является магнитные. Аллотроп является магнитным, но когда температура увеличивается, так что изменения формы в б форма, магнетизм исчезает, хотя решетка не меняется.

Ключевые выводы: не все железо магнитно

Ферромагнетизм - это механизм, посредством которого материалы притягиваются к магнитам и образуют постоянные магниты. Слово на самом деле означает железный магнетизм, потому что это самый знакомый пример явления, который ученые впервые изучили. Ферромагнетизм - это квантово-механическое свойство материала. Это зависит от его микроструктуры и кристаллического состояния, на которое могут влиять температура и состав.

Квантово-механическое свойство определяется поведением электроны. В частности, вещество нуждается в магнитном дипольном моменте, чтобы быть магнитом, который происходит из атомов с частично заполненными электронными оболочками. Атомы, заполненные электронными оболочками, не являются магнитными, поскольку они имеют нулевой дипольный момент. Железо и другие переходные металлы имеют частично заполненные электронные оболочки, поэтому некоторые из этих элементов и их соединения являются магнитными. В атомах магнитных элементов почти все диполи располагаются ниже специальной температуры, называемой точкой Кюри. Для железа точка Кюри возникает при 770 ° C. Ниже этой температуры железо является ферромагнитным (сильно притягивается к магниту), но над ним железо меняет свою кристаллическую структуру и становится парамагнитный (только слабо прикрепленный к магниту).

Железо не единственный элемент, который отображает магнетизм. Никель, кобальт, гадолиний, тербий и диспрозий также являются ферромагнитными. Как и в случае с железом, магнитные свойства этих элементов зависят от их кристаллической структуры и от того, находится ли металл ниже его точки Кюри. α-железо, кобальт и никель являются ферромагнитными, а γ-железо, марганец и хром - антиферромагнитными. Газ литий является магнитным при охлаждении ниже 1 кельвина. При определенных условиях марганецактиниды (например, плутоний и нептуний) и рутений являются ферромагнитными.

Хотя магнетизм чаще всего встречается у металлов, он также редко встречается у неметаллов. Например, жидкий кислород может попасть между полюсами магнита! Кислород имеет неспаренные электроны, что позволяет ему реагировать на магнит. Бор - еще один неметалл, который показывает парамагнитный притяжение больше, чем его диамагнитное отталкивание.

Сталь - это сплав на основе железа. Большинство форм стали, включая нержавеющую сталь, являются магнитными. Существует два широких типа нержавеющих сталей, которые имеют разные кристаллические структуры. Ферритные нержавеющие стали - это железо-хромовые сплавы, которые являются ферромагнитными при комнатной температуре. При нормальном отсутствии намагниченности ферритная сталь намагничивается в присутствии магнитного поля и остается намагниченной в течение некоторого времени после удаления магнита. Атомы металла в ферритной нержавеющей стали расположены в телецентричной (ОЦК) решетке. Аустенитные нержавеющие стали имеют тенденцию быть немагнитными. Эти стали содержат атомы, расположенные в гранецентрированной кубической (ГЦК) решетке.

Самый популярный тип нержавеющей стали, тип 304, содержит железо, хром и никель (каждый магнитный сам по себе). Тем не менее, атомы в этом сплаве обычно имеют структуру ГЦК-решетки, в результате чего получается немагнитный сплав. Тип 304 становится частично ферромагнитным, если сталь сгибается при комнатной температуре.

Хотя некоторые металлы являются магнитными, большинство - нет. Ключевые примеры включают медь, золото, серебро, свинец, алюминий, олово, титан, цинк и висмут. Эти элементы и их сплавы являются диамагнитными. Немагнитные сплавы включают латунь и бронза. Эти металлы слабо отталкивают магниты, но обычно недостаточно, чтобы эффект был заметен.

Углерод является сильно диамагнитным неметаллом. На самом деле, некоторые типы графитовых магнитов отталкивают достаточно сильно, чтобы поднять сильный магнит.

• Девайн, Томас. "Почему магниты не работают на некоторых нержавеющих сталях?" Ученый американец.