כל ילד יודע שמתכות נמשכות למגנטים. הרי הרבה פעמים תלו מגנטים על דלת המתכת של המקרר או אותיות עם מגנטים על לוח מיוחד. עם זאת, אם מחברים כפית למגנט, לא תהיה משיכה. אבל הכפית היא גם מתכת, אז למה זה קורה? אז בואו נגלה אילו מתכות אינן מגנטיות.
נקודת מבט מדעית
כדי לקבוע אילו מתכות אינן ממוגנטות, עליך לברר כיצד כל המתכות באופן כללי יכולות להתייחס למגנטים ולשדה מגנטי. ביחס לשדה המגנטי המופעל, כל החומרים מחולקים לדיאמגנטים, פרמגנטים ופרומגנטים.
כל אטום מורכב מגרעין טעון חיובי ואלקטרונים בעלי מטען שלילי. הם נעים כל הזמן, מה שיוצר שדה מגנטי. השדות המגנטיים של האלקטרונים של אטום אחד יכולים לחזק זה את זה או להרוס, בהתאם לכיוון התנועה שלהם. יתרה מכך, ניתן לפצות אותםלהיות:
- מומנטים מגנטיים הנגרמים מתנועת אלקטרונים ביחס לגרעין הם מסלוליים.
- מומנטים מגנטיים הנגרמים מסיבוב אלקטרונים סביב הציר שלהם - ספין.
אם כל המומנטים המגנטיים שווים לאפס, החומר מכונה דיאמגנטים. אם רק רגעי ספין מפוצים - לפראמגנטים. אם השדות לא מפוצים - לפרומגנטים.
Paramagnets and ferromagnets
שקול את המקרה שלכל אטום של חומר יש שדה מגנטי משלו. שדות אלו הם רב-כיווניים ומפצים זה את זה. אם מניחים מגנט ליד חומר כזה, אז השדות יהיו מכוונים בכיוון אחד. לחומר יהיה שדה מגנטי, קוטב חיובי ושלילי. אז החומר יימשך למגנט וניתן למגנט את עצמו, כלומר ימשוך חפצי מתכת אחרים. כך, למשל, תוכלו למגנט אטבי נייר מפלדה בבית. לכל אחד יהיה קוטב שלילי וחיובי ואף ניתן יהיה לתלות שרשרת שלמה של אטבים על מגנט. חומרים כאלה נקראים פרמגנטיים.
פרומגנטים הם קבוצה קטנה של חומרים הנמשכים למגנטים ומתמגנטים בקלות גם בשדה חלש.
Diamagnets
בדיאמגנטים, השדות המגנטיים בתוך כל אטום מתוגמלים. במקרה זה, כאשר חומר מוכנס לשדה מגנטי, תנועת האלקטרונים בפעולת השדה תתווסף לתנועה התקינה של אלקטרונים. תנועה זו של אלקטרונים תגרוםזרם נוסף, שהשדה המגנטי שלו יופנה כנגד השדה החיצוני. לכן, הדיאמגנט ידחה בצורה חלשה מהמגנט הסמוך.
אז, אם ניגש לשאלה אילו מתכות אינן מגנטיות מנקודת מבט מדעית, התשובה תהיה דיאמגנטית.
הפצה של פרמגנטים ודיאמגנטים במערכת היסודות המחזורית של מנדלייב
התכונות המגנטיות של חומרים פשוטים משתנות מעת לעת עם העלייה במספר הסידורי של היסוד.
חומרים שאינם נמשכים למגנטים (דיאמגנטים) ממוקמים בעיקר בתקופות קצרות - 1, 2, 3. אילו מתכות אינן ממוגנטות? אלה הם ליתיום ובריליום, בעוד שנתרן, מגנזיום ואלומיניום כבר מסווגים כפראמגנטיים.
חומרים הנמשכים למגנטים (פראמגנטים) נמצאים בעיקר בתקופות הארוכות של המערכת המחזורית של מנדלייב - 4, 5, 6, 7.
עם זאת, 8 האלמנטים האחרונים בכל תקופה ארוכה הם גם דיאמגנטים.
בנוסף, ישנם שלושה יסודות - פחמן, חמצן ופח, שתכונותיהם המגנטיות שונות עבור שינויים אלוטרופיים שונים.
בנוסף, נקראים 25 יסודות כימיים נוספים, שלא ניתן היה לקבוע את תכונותיהם המגנטיות בגלל הרדיואקטיביות שלהם והדעיכה המהירה שלהם או הקושי בסינתזה.
תכונות מגנטיות של לנטאנידים ואקטינידים (כולם מתכות) משתנות באופן לא סדיר. ביניהם יש גם para- וגם diamagnets.
הם מייצרים חומרים מיוחדים בהזמנה מגנטית - כרום, מנגן, ברזל, קובלט, ניקל,שמאפיינים משתנים באופן לא סדיר.
אילו מתכות אינן מגנטיות: רשימה
Ferromagnetics, כלומר, מתכות ממוגנטות היטב, יש רק 9 בטבע. אלו הם ברזל, קובלט, ניקל, הסגסוגות והתרכובות שלהם, וכן שש מתכות לנתניד: גדוליניום, טרביום, דיספרוזיום, הולמיום, ארביום ותוליום.
מתכות שנמשכות רק למגנטים חזקים מאוד (פראמגנטים): אלומיניום, נחושת, פלטינה, אורניום.
מכיוון שאין מגנטים כה גדולים בחיי היומיום שימשכו פרמגנט, ואין מתכות לנתניד, אנו יכולים לומר בבטחה שכל המתכות, מלבד ברזל, קובלט, ניקל וסגסוגותיהם, לא יהיו נמשך למגנטים.
אז, אילו מתכות אינן מגנטיות למגנט:
- paramagnets: אלומיניום, פלטינה, כרום, מגנזיום, טונגסטן;
- diamagnets: נחושת, זהב, כסף, אבץ, כספית, קדמיום, זירקוניום.
באופן כללי, אנחנו יכולים לומר שמתכות ברזליות נמשכות למגנט, מתכות לא ברזליות לא.
אם אנחנו מדברים על סגסוגות, סגסוגות ברזל הן מגנטיות. אלה כוללים בעיקר פלדה וברזל יצוק. מטבעות יקרים יכולים גם להימשך למגנט, שכן הם אינם עשויים ממתכת לא ברזלית טהורה, אלא מסגסוגת שעלולה להכיל כמות קטנה של פרומגנט. אבל תכשיטים העשויים ממתכת לא ברזלית טהורה לא יימשכו למגנט.
איזה מתכות לא מחלידות או מתמגנטות? אלו הם פריטי נירוסטה, זהב וכסף רגילים בדרגת מזון.
