Magnetne osobine elemenata

U svakodnevnom životu pod pojmom magnetizam mislimo na osobinu gvožđa da ga "privlače" određene supstance. To je samo jedan od oblika magnetizma, najbolje poznat. Mnogi drugi elementi imaju magnetne osobine. Neki od njih imaju osobine slične gvožđu (na slici malo poznat gadolinijum), a kod nekih se javljaju drugi oblici magnetizma.

Feromagnetizam

Nama najbolje poznat oblik magnetizma, no i dalje predstavlja svojevrstan fenomen. Dobio je ime po gvožđu, koje kao vrlo važan metal pokazuje ovu zanimljivu osobinu. S obzirom na veliku primenu gvožđa, feromagnetizam je takođe veoma važan.

Termin feromagnetizam je korišten za sve supstance koje spontano stvaraju magnetno polje. Iako je ta definicija i danas u upotrebi, pronbađeni su materijali sa više od jednog magnetičnog jona. Zbog toga se feromagnetnim materijalima smatraju materijali kod kojih svaki magnetični jon daje pozitivan "doprinos" magnetičnosti materijala. Ukoliko snaki joni ipak daju i "negatigvan" doprinos, u pitanju je ferimagnetizam, a ako su magnetični joni komplementarni tako da im je zbir momenata nula, reč je o antiferomagnetizmu. Feromagnetni i antiferomagnetni matrerijali opstaju samo ispod Kirijeve tačke, a antiferomagnetni ispod Nilove tačke.

Feromagnetne osobine pokazuju elementi Fe, Co, Ni, Nd, Gd, Tb i Dy (Dy ispod tačke ključanja azota).

Ferimagnetizam

Ferimagnetni materijali su oni kod kojih je magnetni momenat atoma u rešetki suprotan. To se često dešava kad supstance sadrže različite jone (npr. Fe²⁺ i Fe³⁺). Ferimagnetni materijali iskazuju spontane magnetne osobine ispod određene temperature (koja se naziva i Kirijeva temperatura), a iznad te temperature su paramagnetični. Najstarija poznata ferimagnetna supstanca, magnetit je pre ovih otkrića bila klasifikovana kao feromagnet.

Ferimagnetne osobine ne pokazuje nijedan element u slobodnom stanju (to i nije moguće, jer su potrebni joni različitih magnetnih momenata).

Antiferomagnetizam

U antiferomagnetnim supstancama spinovi elektrona u rešetci su suprotni što rezultuje međusobnim poništavanjem magnetnih osobina. Različiti magnetični joni imaju elektrone suprotnih spinova ali istih vrednosti, pa se megnetno dejstvo međusobno poništava. Antiferomagnetni materijali postoje samo ispod Nilove temperature, a iznad te temperature postaju paramagnetični.

Antiferomagnetne osobine pokazuju elementi Cr i Sm.

Paramagnetizam

Paramagnetizam je oblik magnetizma koji se javlja samo u prisustvu spoljnjeg magnetnog polja. Paramagnetični materijali su privučeni dejstvom magnetnog polja, ali za razliku od feromagnetičnih magnetne osobine pokazuju isključivo u prisustvu spoljnjeg magnetnog polja.

Paramagnetne osobine pokazuju O, Na, Mg, Al, Ca, Sr, Pt i U.

Dijamagnetizam

Dijamagnetizam je takođe oblik magnetizma koji postoji isključivo pri delovanju nekog spoljnjeg magnetnog polja. Pri delovanju magnetnog polja stvara se sila (F = qvB) koja pomera elektone i rezultira ubrzavanjem ili usporavanjem kretanja elektrona po orbitali. To rezultira promenom magnetnog momenta orbitale koji se suprotstavlja magnetnom momentu spoljnjeg magnetnog polja. Svi materijali pokazuju dijamagnetičnost u prisustvu spoljnjeg magnetnog polja, ali je ona u poređenju sa npr. feromagnetičnošću sasvim zanemarljiva. Stoga se dijamagnetima nazivaju samo supstance kod kojih je to preovlađujući oblik magnetizma. Voda je dijamagnetična supstanca.

Dijamagneti su elementi Be, C, Cu, Zn, Ag, Au, Hg, Pb i Bi.

Ostali elementi

Ostali elementi PSE ne pokazuju magnetne osobine ili im one nisu ispitane.

Literatura:

• Mini Periodic Table