Iată un element factoid pentru tine: Nu toate fier este magnetic. A alotropul este magnetic, dar când temperatura crește astfel încât A modificări de formă la b forma, magnetismul dispare chiar dacă zăbreala nu se schimbă.
Cheltuieli cheie: nu tot fierul este magnetic
- Majoritatea oamenilor cred că fierul este un material magnetic. Fierul este ferromagnetic (atras de magneți), dar numai într-un anumit interval de temperatură și alte condiții specifice.
- Fierul este magnetic în forma sa α. Forma α apare sub o temperatură specială numită punctul Curie, care este de 770 ° C. Fierul este paramagnetic peste această temperatură și este slab atras de un câmp magnetic.
- Materialele magnetice constau din atomi cu coji de electroni parțial umplute Deci, majoritatea materialelor magnetice sunt metale. Alte elemente magnetice includ nichel și cobalt.
- Metalele nemagnetice (diamagnetice) includ cupru, aur și argint.
De ce fierul este magnetic (uneori)
Ferromagnetismul este mecanismul prin care materialele sunt atrase de magneți și formează magneți permanenți. Cuvântul înseamnă de fapt magnetismul de fier, deoarece acesta este cel mai familiar exemplu al fenomenului și cel pe care oamenii de știință l-au studiat pentru prima dată. Ferromagnetismul este o proprietate mecanică cuantică a unui material. Depinde de microstructura și starea cristalină, care pot fi afectate de temperatură și compoziție.
Proprietatea mecanică cuantică este determinată de comportamentul lui electroni. Mai exact, o substanță are nevoie de un moment dipol magnetic pentru a fi un magnet, care provine din atomi cu cochilii de electroni parțial umplute. Atomii vor umple cochilii de electroni nu sunt magnetici, deoarece au un moment dipol net de zero. Fierul și alte metale de tranziție au cochilii de electroni plini parțial, astfel încât unele dintre aceste elemente și compușii lor sunt magnetice. În atomii elementelor magnetice aproape toți dipolii se aliniază sub o temperatură specială numită punctul Curie. Pentru fier, punctul Curie apare la 770 ° C. Sub această temperatură, fierul este ferromagnetic (puternic atras de un magnet), dar deasupra acestuia fierul își schimbă structura cristalină și devine paramagnetic (doar slab atat de un magnet).
Alte elemente magnetice
Fierul nu este singurul element care se afișează magnetism. Nichel, cobalt, gadoliniu, terbiu și disprosiu sunt, de asemenea, ferromagnetice. La fel ca în cazul fierului, proprietățile magnetice ale acestor elemente depind de structura cristalului și dacă metalul se află sub punctul Curie. α-fierul, cobaltul și nichelul sunt ferromagnetice, în timp ce γ-fierul, manganul și cromul sunt antiferromagnetice. Gazul de litiu este magnetic atunci când este răcit sub 1 kelvin. În anumite condiții, mangan, actinidele (de exemplu, plutoniu și neptuniu) și ruteniul sunt feromagnetice.
În timp ce magnetismul apare cel mai adesea în metale, el apare, de asemenea, mai rar în nemetaluri. Oxigenul lichid, de exemplu, poate fi prins între poli ai unui magnet! Oxigenul are electroni neperecheți, ceea ce îi permite să reacționeze la un magnet. Borul este un alt nemetal care se afișează paramagnetic atracție mai mare decât repulsia sa diamagnetică.
Oțel magnetic și nemagnetic
Oțelul este un aliaj pe bază de fier. Cele mai multe forme de oțel, inclusiv oțelul inoxidabil, sunt magnetice. Există două tipuri largi de oțel inoxidabil, care prezintă structuri diferite de zăbrele de cristal una de la alta. Oțelurile inoxidabile feritice sunt aliaje de fier-crom feromagnetice la temperatura camerei. Deși nemagnetizat în mod normal, oțelul feritic devine magnetizat în prezența unui câmp magnetic și rămâne magnetizat o perioadă de timp după îndepărtarea magnetului. Atomii metalici din oțel inox feritic sunt aranjați într-o lattică centrată pe corp (bcc). Oțelurile inoxidabile austenitice tind să fie nemagnetice. Acești oțeluri conțin atomi aranjați într-o rețea cubică (fcc) centrată pe față.
Cel mai popular tip de oțel inoxidabil, tipul 304, conține fier, crom și nichel (fiecare magnet la propriu). Cu toate acestea, atomii din acest aliaj, de obicei, au structura de zăbrele fcc, rezultând un aliaj nemagnetic. Tipul 304 devine parțial ferromagnetic dacă oțelul este îndoit la temperatura camerei.
Metale care nu sunt magnetice
În timp ce unele metale sunt magnetice, majoritatea nu sunt. Exemple cheie includ cupru, aur, argint, plumb, aluminiu, staniu, titan, zinc și bismut. Aceste elemente și aliajele lor sunt diamagnetice. Aliajele nemagnetice includ alamă și bronz. Aceste metale resping slab magneții, dar nu sunt de obicei suficient încât efectul să fie vizibil.
Carbonul este un nemetal puternic diamagnetic. De fapt, unele tipuri de grafit resping magnii suficient de puternic pentru a levita un magnet puternic.
Sursă
- Devine, Thomas. "De ce nu funcționează magneții pe niște oțel inoxidabil?" Științific american.