Paramagnetism

Kami menerangkan apa paramagnetisme, ciri -cirinya, aplikasinya dan memberi beberapa contoh

Momen magnet kekal berorientasikan secara rawak, tetapi sejajar dengan medan magnet yang digunakan. Sumber: Wikimedia Commons/F. Zapata.

Apakah paramagnetisme?

Dia Paramagnetism Ia adalah tarikan yang dihadapi oleh beberapa bahan dengan kehadiran medan magnet luaran. Bahan paramagnetik lemah tertarik ke kawasan di mana bidang ini lebih sengit.

Asal paramagnetisme adalah pergerakan elektron dalam atom, kerana mana -mana cas elektrik bergerak berkelakuan seperti sira semasa kecil, menghasilkan medan magnetnya sendiri.

Magnetisme elektron dan atom dicirikan melalui magnitud vektor yang dipanggil Momen magnet. Atom bahan paramagnetik mempunyai momen magnetik bersih, kerana mereka telah hilang elektron, iaitu, elektron bersendirian dalam orbital dan momen magnet bersihnya tidak dibatalkan oleh yang lain.

Inilah yang berlaku dalam aluminium, bahan paramagnetik yang orbital 3p mengandungi elektron tunggal yang memberikan atom momen magnet bersihnya. Besi, sebaliknya, yang tindak balas magnetnya lebih sengit, mempunyai 4 elektron yang hilang pada tahap terakhirnya.

Sebelum memohon medan luaran, momen magnetik bahan berorientasikan secara rawak dan dengan itu magnetisasi, yang merupakan momen magnet bersih per unit, tidak sah. Tetapi apabila medan luaran digunakan, momen magnet cenderung berorientasikan ke arah yang sama di lapangan, walaupun pengadukan terma atom ditentang, menghalang penjajaran lengkap.

Apabila bahan dikeluarkan dari medan luaran atau ini hilang, momen magnetik bahan paramagnetik kembali ke keadaan awal gangguan. Tetapi sementara mereka tetap sejajar, bahan itu berkelakuan seperti magnet yang lemah.

Ciri -ciri paramagnetisme

Bahan paramagnetik dicirikan dengan menyampaikan:

1.- Lebih banyak lapisan elektronik luaran sebahagiannya penuh.

2.- Detik -detik magnetik bersih kekal, kerana kehadiran elektron yang hilang, yang momen magnetnya tidak dibatalkan dengan elektron lain.

Ia boleh melayani anda: 13 contoh undang -undang kedua Newton dalam kehidupan seharian

3.- Detik -detik magnetik berorientasikan secara rawak tanpa adanya medan magnet luaran.

4.- Magnetisasi bersih dengan kehadiran medan luaran, yang hilang sebaik sahaja medan ditindas. Ia berlaku bahawa penjajaran dengan medan luaran menyokong keadaan tenaga minimum elektron.

5.- Kerentanan Magnetik Positif dan Kecil: Antara 10^-6 dan 10^-2. Kerentanan magnet adalah penunjuk tanpa dimensi kemudahan bahan untuk magnet di hadapan medan luaran.

6.- Penurunan magnetisasi dengan suhu. Sesungguhnya, bahan paramagnetik mematuhi undang -undang Curie:

Di mana χ adalah kerentanan magnet, t adalah suhu di kelvin dan c adalah pemalar bahan.

Aplikasi Paramagnetism

Resonans paramagnetik elektronik

Teknik ini mengesan spesies paramagnetik apabila menggunakan medan magnet luaran ke molekul pepejal paramagnetik, dengan cara ini perubahan tertentu dalam keadaan putaran diinduksi, dipanggil peralihan.

Selanjutnya menggunakan tenaga elektromagnet dalam julat gelombang mikro, adalah mungkin untuk menghasilkan spektrum penyerapan tertentu, yang dipanggil Resonans Spin Elektronik.

Spektrum ini membolehkan untuk mengkaji molekul asal organik, seperti radikal bebas dari interaksi antara bahan organik dan radiasi pengionan, penawaran, antara lain, maklumat berharga mengenai kerosakan yang dihasilkan oleh sinaran sedemikian dalam tisu biologi sedemikian.

Sampel bukan organik juga boleh dianalisis melalui ion logam peralihan.

Penyejukan magnet

Penggunaan garam paramagnetik tertentu yang sangat menarik, seperti magnesium nitrat, besi-amonium sulfat dan sulfat besi-potassium, berada di kawasan suhu rendah.

Apabila menggunakan medan magnet luaran yang berubah -ubah, suhu garam ini boleh berubah, fenomena yang dikenali sebagai Kesan magnetokali, diperhatikan untuk kali pertama pada akhir abad ke -19 dalam besi logam. Dengan cara ini, suhu perintah 0 dapat dicapai.01 k.

Sampel dating

Dalam aplikasi ini, prinsip -prinsip resonans paramagnetik elektronik digunakan untuk mengkaji bahan -bahan yang terdedah kepada radiasi pengionan. Apabila objek menerima radiasi pengionan, yang boleh datang dari mineral radioaktif kerak bumi, terdapat jejak, yang terdiri daripada caj elektrik yang terperangkap dalam kecacatan struktur kristal bahan.

Boleh melayani anda: kelajuan purata

Jejak ini dipanggil Pusat Paramagnet Dan ia dapat dikesan melalui teknik resonans paramagnetik elektronik.

Adalah mungkin untuk menawarkan dating mengetahui bahawa nilai caj elektrik di pusat paramagnetik bergantung, kedua -dua masa sampel terdedah kepada radioaktiviti dan dos (tenaga per unit jisim yang diterima).

Dengan cara ini, sampel yang lebih tua boleh bertarikh daripada kaedah radiokarbon yang membolehkan, contohnya, gigi rangka era kuarum, yang mengandungi mineral sensitif radiasi.

Sensor oksigen paramagnetik

Mereka digunakan untuk mengesan jumlah oksigen dalam sampel, kerana oksigen adalah paramagnetik, iaitu, ia tertarik dengan medan magnet magnet.

Sensor terdiri daripada magnet yang bertindak sebagai sumber medan magnet, dua sfera yang penuh dengan nitrogen (bahan bukan paramagnetik) yang diletakkan pada sokongan berputar antara tiang magnet dan cermin di tengah -tengah sokongan.

Rasuk cahaya dipengaruhi pada cermin, yang dicerminkan ke arah sel -sel fotoelektrik. Setelah oksigen tertarik kepada tiang magnet, ada tork yang berputar dengan sfera dengan nitrogen.

Terima kasih kepada cermin, pergerakan ini dikesan oleh sel -sel fotoelektrik, yang segera memancarkan isyarat ke arah sistem yang menghasilkan arus elektrik yang diperlukan untuk mengatasi gilirannya. Arus ini berkadar dengan jumlah oksigen yang ada dan mudah diukur menggunakan ammeter.

Cat paramagnetik kereta

Cat kereta ini menyebabkan kereta berubah warna hanya dengan menekan butang, terima kasih kepada polimer khas yang mengandungi oksida besi paramagnetik.

Ia boleh melayani anda: Teorem Norton: Keterangan, Aplikasi, Contoh dan Latihan

Memohon arus elektrik, zarah paramagnetik diselaraskan dengan medan dengan cara tertentu, yang mempengaruhi cara polimer menyerap dan mencerminkan cahaya, menghasilkan perubahan warna.

Sudah tentu, untuk warna menukar kereta mesti dihidupkan. Apabila enjin dimatikan, warna asasnya biasanya putih.

Contoh bahan paramagnetik

Bahan berikut mempunyai tingkah laku paramagnetik:

Oksigen (gas dan cecair)

Oksigen cecair mematuhi tiang magnet. Sumber: Jefferson Lab melalui YouTube.

Oksigen adalah gas pada suhu bilik dan salah satu komponen utama atmosfera. Pengalaman mudah di makmal menunjukkan bahawa oksigen cecair yang dituangkan di antara tiang magnet yang terkumpul dalam hal ini.

Cupric sulfate

Kompaun ini mempunyai aplikasi pertanian, seperti kulat, untuk menghapuskan perosak yang mempengaruhi tanaman dan sebagai kepentingan. Magnet mudah menarik sampel sebatian ini.

Aluminium

Aluminium adalah logam ringan, tahan dan ekonomi dengan banyak aplikasi. Ia adalah sebahagian daripada kenderaan, kapal terbang, peralatan rumah tangga dan sangat digunakan dalam pembinaan. Bola yang diperbuat daripada kerajang aluminium juga tertarik dengan magnet.

Hidrogen

Hidrogen atom adalah elemen paling mudah dan paling banyak di alam semesta, dan paramagnetik kerana momen magnet bersih satu -satunya elektron.

Keluli austenit

Salah satu keluli tahan karat yang paling banyak digunakan ialah keluli tahan karat austenit (yang mengandungi austenit, sebatian besi dan karbon), dengan sifat paramagnetik yang lemah.

Rujukan

1. Nota Elektromedicine. Sensor: Analisis Oksigen Paramagnetik. Pulih dari: Pardell.adalah.
2. Cenam. Pengukuran kerentanan magnet. Pulih dari: cenam.mx.
3. Kursus Fundamental Sains Bahan. Pulih dari: UPV.adalah.
4. Jefferson Lab. Nitrogen Cecair Vs. Oksigen cecair: magnetisme. Pulih dari: youtube.com.
5. Sifat magnet bahan. Pulih dari: e-ducative.Cathedu.adalah.
6. Requena, a. Sains dan Teknik di Antikuiti: Paleodood Spin Elektronik. Pulih dari: um.adalah.
7. Tormetal. Magnet dan keluli tahan karat. Pulih dari: tormetal.com.
8. Smith, w. 1998. Fundamental Kejuruteraan Bahan. McGraw Hill.