Що такого в металах що одні реагують на магніт, а інші ні?
Відповідей: 3
Спробую відповісти не "незрозумілою" і без квантової механіки і заповнення енергетичних рівнів в атомах. Один електро в атомі - це маленький магнітик. Але атомів і електронів в них навіть у невеликій крупинці речовини безліч. Тому їх магнітики спрямовані різні боки, так що вони компенсують магнетизм один одного, і їх загальне магнітне дію дорівнює нулю. Ну, як якщо б безліч крихітних сталевих магнітиків склали б у велику купу: при цьому ніякого великого сильного магніту не вийде. Але у деяких речовин (їх називають феромагнітними, від латинської назви заліза ferrum) є маленькі (видні в мікроскоп) області, в яких все полюса атомних магнітиків дивляться в одну сторону. Тобто їх магнітне дію складається. Такі області називаються доменів. Ці домени розташовані в масі заліза хаотично, тому вони компенсують магнітне дію один одного. Тобто шматок чистого заліза не притягає інший шматок. Але якщо до шматка чистого заліза піднести магніт, то під його дією домени починають шикуватися так, що їх магнітні полюси починають дивитися більш-менш в одну сторону. І чим сильніше зовнішній магніт, тим краще шикуються ці маленькі магнітики, тим сильнішим магнітом стає цей шматок заліза. Але якщо зовнішній магніт прибрати, то під дією теплового руху всі домени знову стають неупорядкованими, залізо втрачає властивості магніту. Якщо ж намагнітити сталь, то в ній теплове руйнування впорядкованих доменів утруднено. Тому їх стали виходять постійні магніти.
Коротко - впорядкованість магнітних моментів електронів атомів металу.
Тепер докладніше. Всі речовини мають атоми, що складаються з ядра (в свою чергу складаються з протонів і нейтронів) і електронів, що рухаються навколо ядра по замкнутій орбіті.
Сумарний вектор магнітних моментів електронів під впливом зовнішнього магнітного поля визначає намагніченість речовини. Однією з основних характеристик, що відображають магнітні властивості, є магнітна сприйнятливість.
У немагнітних матеріалів (діамагнетіков) магнітна сприйнятливість негативна. Тобто, магнітні домени різноспрямовані, і під впливом магнітного поля НЕ упорядковуються.
А у металів, які реагують на магнітне поле (ферромагнетиков) - магнітна сприйнятливість позитивна і має великі значення. Тобто магнітні домени в магнітному полі упорядковуються, і метал набуває магнітні властивості. Залежно від напруженості магнітного поля і властивостей металу, він може залишатися намагніченим і після припинення дії магнітного поля - сумарні магнітні моменти доменів залишаються орієнтовані в одному напрямку.
це "що таке" не тільки в металах - є і магнітна кераміка (ферити). Штука там в специфічній структурі електронної оболонки атомів деяких елементів, з яких залізо найяскравіший приклад. Заповнення енергетичних рівнів електронами в міру зростання заряду ядра, від водню до чогось там з тризначними номерами, йде мало того що нерівномірно, так ще й "немонотонно". Тобто з деякого номера залишаються незаповненими "нижні" рівні (d-рівні), а електрони поселяються на верхніх (f-рівень). Але потім природа бере своє, і знову починають заповнюватися вакансії на d-рівні. І ось в такій ситуації в атомах деяких елементів електронна оболонка набувають власний магнітний момент. Собстввенний магнітний момент є у кожного окремого електрона, але зазвичай він рівномірно розмазаний по своїм можливих напрямах або ж компенсується магнітним моментом інших електронів того ж рівня. Однак починаючи з заліза енергетично вигідним стає такий стан, коли у одного або декількох електронів з внутрішніх рівнів (які якраз і заповнюються) магнітний момент залишається не компенсуються. Ось ця особливість квантової теорії будови електронної оболонки атомів і створює ферромагнетизм.
На макрорівні такі атоми норовлять об'єднуватися в домени - області матеріалу, в якій магнітні моменти всіх атомів шикуються в більш-менш одному напрямку (спонтанна намагніченість). Зовнішнє магнітне поле змушує домени орієнтуватися однаково, в результаті чого весь шматок матеріалу стає магнітом.
Залишити відповідь