Paramagnetisme Oorzaken, paramagnetische materialen, voorbeelden en verschillen met diamagnetisme

de paramagnetisme is een vorm van magnetisme waarbij bepaalde materialen zwak worden aangetrokken door een extern magnetisch veld en interne magnetische velden vormen die worden geïnduceerd in de richting van het aangelegde magnetische veld.

In tegenstelling tot wat veel mensen vaak denken, worden magnetische eigenschappen niet alleen beperkt tot ferromagnetische stoffen. Alle stoffen hebben magnetische eigenschappen, zij het in een zwakkere vorm. Deze stoffen worden paramagnetisch en diamagnetisch genoemd.

Op deze manier kunnen twee soorten stoffen worden onderscheiden: paramagnetisch en diamagnetisch. In aanwezigheid van een magnetisch veld worden de paramagnetische naar het gebied getrokken waar de intensiteit van het veld groter is. Daarentegen worden de diamagnetische aangetrokken door het gebied van het veld waarin de intensiteit lager is.

Wanneer in de aanwezigheid van magnetische velden, ervaren paramagnetische materialen dezelfde soort aantrekking en afstoting als ervaren door magneten. Wanneer het magnetisch veld echter verdwijnt, eindigt de entropie de magnetische uitlijning die is geïnduceerd.

Met andere woorden, paramagnetische materialen worden aangetrokken door magnetische velden, hoewel ze niet worden omgezet in permanent gemagnetiseerde materialen. Enkele voorbeelden van paramagnetische stoffen zijn: lucht, magnesium, platina, aluminium, titanium, wolfraam en lithium, onder anderen.

index

• 1 oorzaken
  • 1.1 Wet van Curie
• 2 Paramagnetische materialen
• 3 Verschillen tussen paramagnetisme en diamagnetisme
• 4 toepassingen
• 5 Referenties 

oorzaken

Paramagnetisme is te wijten aan het feit dat bepaalde materialen bestaan ​​uit atomen en moleculen met permanente magnetische momenten (of dipolen), zelfs als ze niet in de aanwezigheid van een magnetisch veld zijn.

De magnetische momenten worden veroorzaakt door de spins van de ongepaarde elektronen van metalen en andere materialen met paramagnetische eigenschappen.

In puur paramagnetisme interageren de dipolen niet met elkaar, maar worden willekeurig georiënteerd in de afwezigheid van een extern magnetisch veld als gevolg van thermische agitatie. Dit genereert een nul magnetisch moment.

Wanneer echter een magnetisch veld wordt toegepast, hebben de dipolen de neiging om uit te lijnen met het aangelegde veld, hetgeen resulteert in een netto magnetisch moment in de richting van genoemd veld en toe te voegen aan het externe veld..

In ieder geval kan de uitlijning van de dipolen worden tegengegaan door het effect van temperatuur.

Op deze manier, wanneer het materiaal wordt verwarmd, kan de thermische agitatie het effect dat het magnetische veld op de dipolen heeft tegenwerken en de magnetische momenten worden op een chaotische manier geheroriënteerd, waardoor de intensiteit van het geïnduceerde veld wordt verminderd.

Curie's Law

De wet van Curie werd experimenteel ontwikkeld door de Franse natuurkundige Pierre Curie in het jaar 1896. Hij kan alleen worden toegepast als hoge temperaturen aanwezig zijn en de paramagnetische substantie zich in de aanwezigheid van zwakke magnetische velden bevindt.

Dit is zo omdat het het paramagnetisme niet beschrijft wanneer een groot deel van de magnetische momenten is uitgelijnd.

De wet stelt dat de magnetisatie van het paramagnetische materiaal recht evenredig is met de aangelegde magnetische veldsterkte. Het is wat bekend staat als de wet van Curie:

M = X ∙ H = C H / T

In de vorige formule is M de magnetisatie, H is de magnetische fluxdichtheid van het aangelegde magnetische veld, T is de temperatuur gemeten in Kelvin en C is een constante die specifiek is voor elk materiaal en wordt de Curie-constante genoemd..

Uit de waarneming van de wet van Curie volgt ook dat magnetisatie omgekeerd evenredig is met de temperatuur. Om deze reden, wanneer het materiaal wordt verwarmd, hebben de dipolen en de magnetische momenten de neiging om de oriëntatie verloren door de aanwezigheid van het magnetische veld te verliezen..

Paramagnetische materialen

De paramagnetische materialen zijn al die materialen met magnetische permeabiliteit (capaciteit van een stof om een ​​magnetisch veld aan te trekken of te laten passeren) vergelijkbaar met de magnetische permeabiliteit van het vacuüm. Dergelijke materialen vertonen een verwaarloosbaar niveau van ferromagnetisme.

In fysieke termen wordt gesteld dat de relatieve magnetische permeabiliteit (het quotiënt tussen de doorlaatbaarheid van het materiaal of medium en de permeabiliteit van het vacuüm) ongeveer gelijk is aan 1, wat de magnetische permeabiliteit van het vacuüm is.

Onder de paramagnetische materialen is er een bepaald type materialen dat superparamagnetisch wordt genoemd. Hoewel ze de Curie-wet volgen, hebben deze materialen een redelijk hoge Curie-constante.

Verschillen tussen paramagnetisme en diamagnetisme

Het was Michael Faraday die zich in september 1845 realiseerde dat in werkelijkheid alle materialen (niet alleen ferromagneten) reageren in de aanwezigheid van magnetische velden..

In elk geval is de waarheid dat de meeste stoffen een diamagnetisch karakter hebben, omdat elektronenparen die gepaard zijn - en daarom met tegengestelde draaiing - het diamagnetisme ten goede komen. In tegendeel, alleen wanneer er ongepaarde elektronen zijn, treedt diamagnetisme op.

Zowel paramagnetische als diamagnetische materialen hebben een zwakke gevoeligheid voor magnetische velden, maar in het eerste geval is het positief in de laatste, het is negatief.

De diamagnetische materialen worden enigszins afgestoten door een magnetisch veld; Aan de andere kant worden de paramagnetische aangetrokken, hoewel ook met weinig kracht. In beide gevallen, wanneer het magnetisch veld wordt verwijderd, verdwijnen de effecten van de magnetisatie.

Zoals reeds gezegd, de overgrote meerderheid van de elementen die deel uitmaken van het periodiek systeem zijn diamagnetisch. Voorbeelden van diamagnetische stoffen zijn dus water, waterstof, helium en goud.

toepassingen

Omdat paramagnetische materialen een vacuümachtig gedrag vertonen in afwezigheid van een magnetisch veld, zijn hun toepassingen in de industrie enigszins verminderd.

Een van de meest interessante toepassingen van paramagnetisme is de elektronische paramagnetische resonantie (RPE), die op grote schaal wordt gebruikt in de natuurkunde, scheikunde en archeologie. Het is een spectroscopische techniek waarmee het mogelijk is soorten met ongepaarde elektronen te detecteren.

Deze techniek wordt toegepast in fermentaties, in de industriële productie van polymeren, voor de slijtage van motoroliën en in de productie van bieren, onder andere gebieden. Op dezelfde manier wordt deze techniek veel gebruikt in de datering van archeologische overblijfselen.

referenties

1. Paramagnetisme (n.d.). In Wikipedia. Opgehaald op 24 april 2018, van es.wikipedia.org.
2. Diamagnetisme (n.d.). In Wikipedia. Opgehaald op 24 april 2018, van es.wikipedia.org.
3. Paramagnetisme (n.d.). In Wikipedia. Opgehaald op 24 april 2018, op en.wikipedia.org.
4. Diamagnetisme (n.d.). In Wikipedia. Opgehaald op 24 april 2018, op en.wikipedia.org.
5. Chang, M.C. "Diamagnetisme en paramagnetisme" (PDF). NTNU-dictaten. Opgehaald op 25 april 2018.
6. Orchard, A. F. (2003) magnetochemistry. Oxford University Press.