paramagnetism este o formă de magnetism în care anumite materiale sunt slab atrase de un câmp magnetic extern și formează câmpuri magnetice interne induse în direcția câmpului magnetic aplicat.
Contrar a ceea ce cred mulți oameni, proprietățile magnetice nu se limitează doar la substanțe feromagnetice. Toate substanțele au proprietăți magnetice, chiar și într-un mod mai slab. Aceste substanțe sunt numite paramagnetice și diamagnetice.
În acest fel, se pot distinge două tipuri de substanțe: paramagnetice și diamagnetice. În prezența unui câmp magnetic, paramagneticii sunt atrași de zona în care intensitatea câmpului este mai mare. În schimb, cele diamagnetice sunt atrase de regiunea câmpului în care intensitatea este mai mică.
Când sunt în prezența câmpurilor magnetice, materialele paramagnetice experimentează același tip de atracție și respingere pe care le experimentează magneții. Cu toate acestea, atunci când câmpul magnetic dispare, entropia pune capăt alinierii magnetice care a fost indusă..
Cu alte cuvinte, materialele paramagnetice sunt atrase de câmpuri magnetice, deși nu devin materiale magnetizate permanent. Câteva exemple de substanțe paramagnetice sunt: aer, magneziu, platină, aluminiu, titan, tungsten și litiu, printre altele.
Indice articol
Paramagnetismul se datorează faptului că anumite materiale sunt formate din atomi și molecule care au momente magnetice permanente (sau dipoli), chiar și atunci când nu sunt în prezența unui câmp magnetic..
Momentele magnetice sunt cauzate de rotirile electronilor nepereche din metale și alte materiale care au proprietăți paramagnetice..
În paramagnetism pur dipolii nu interacționează între ei, ci sunt orientați aleatoriu în absența unui câmp magnetic extern ca o consecință a agitației termice. Acest lucru generează un moment magnetic nul.
Cu toate acestea, atunci când se aplică un câmp magnetic, dipolii tind să se alinieze cu câmpul aplicat, rezultând un moment magnetic net în direcția acelui câmp și adăugându-se la cel al câmpului extern..
În orice caz, alinierea dipolilor poate fi contracarată de efectul temperaturii..
În acest fel, atunci când materialul este încălzit, agitația termică este capabilă să contracareze efectul câmpului magnetic asupra dipolilor și momentele magnetice se reorientează haotic, reducând intensitatea câmpului indus..
Legea lui Curie a fost dezvoltată experimental de către fizicianul francez Pierre Curie în 1896. Poate fi aplicată numai atunci când apar temperaturi ridicate și substanța paramagnetică este în prezența câmpurilor magnetice slabe..
Acest lucru se întâmplă deoarece nu este suficient să descriem paramagnetismul atunci când o mare parte a momentelor magnetice sunt aliniate..
Legea prevede că magnetizarea materialului paramagnetic este direct proporțională cu intensitatea câmpului magnetic aplicat. Este ceea ce este cunoscut sub numele de Legea lui Curie:
M = X ∙ H = C H / T
În formula de mai sus M este magnetizarea, H este densitatea fluxului magnetic al câmpului magnetic aplicat, T este temperatura măsurată în grade Kelvin și C este o constantă care este specifică fiecărui material și se numește constantă Curie..
Observarea legii lui Curie arată, de asemenea, că magnetizarea este invers proporțională cu temperatura. Din acest motiv, atunci când materialul este încălzit, dipolii și momentele magnetice tind să piardă orientarea dobândită de prezența câmpului magnetic..
Materialele paramagnetice sunt toate acele materiale cu permeabilitate magnetică (capacitatea unei substanțe de a atrage sau de a face să treacă un câmp magnetic) asemănătoare permeabilității magnetice a unui vid. Astfel de materiale prezintă un nivel neglijabil de feromagnetism..
În termeni fizici, se afirmă că permeabilitatea sa magnetică relativă (coeficientul dintre permeabilitatea materialului sau mediului și permeabilitatea unui vid) este aproximativ egală cu 1, care este permeabilitatea magnetică a unui vid..
Printre materialele paramagnetice există un anumit tip de materiale care se numește superparamagnetic. Deși respectă Legea lui Curie, aceste materiale au o valoare constantă Curie destul de mare.
Michael Faraday a fost cel care, în septembrie 1845, a realizat că în realitate toate materialele (nu doar feromagnetice) reacționează la prezența câmpurilor magnetice..
În orice caz, adevărul este că majoritatea substanțelor au un caracter diamagnetic, deoarece perechile de electroni împerecheați - și, prin urmare, cu spin opus - favorizează slab diamagnetismul. Dimpotrivă, numai atunci când există electroni nepereche apare diamagnetismul.
Atât materialele paramagnetice, cât și diamagnetice au o susceptibilitate slabă la câmpurile magnetice, dar în timp ce în primul este pozitiv în cel de-al doilea, este negativ.
Materialele diamagnetice sunt ușor respinse de un câmp magnetic; pe de altă parte, paramagneticii sunt atrași, deși cu puțină forță. În ambele cazuri, când câmpul magnetic este îndepărtat, efectele magnetizării dispar..
După cum sa menționat deja, marea majoritate a elementelor care alcătuiesc tabelul periodic sunt diamagnetice. Astfel, exemple de substanțe diamagnetice sunt apa, hidrogenul, heliul și aurul..
Deoarece materialele paramagnetice au un comportament similar cu vidul în absența unui câmp magnetic, aplicațiile lor în industrie sunt oarecum limitate.
Una dintre cele mai interesante aplicații ale paramagnetismului este Rezonanța Paramagnetică Electronică (RPE), care este utilizată pe scară largă în fizică, chimie și arheologie. Este o tehnică de spectroscopie cu care este posibilă detectarea speciilor cu electroni nepereche.
Această tehnică este aplicată în fermentații, în fabricarea industrială a polimerilor, pentru uzura uleiurilor de motor și în fabricarea berilor, printre alte domenii. În mod similar, această tehnică este utilizată pe scară largă în datarea resturilor arheologice..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.