Paramagnetismi

Selitämme, mikä paramagnetismi on, sen ominaisuudet, sovellukset ja annamme useita esimerkkejä

Pysyvät magneettiset momentit ovat satunnaisesti suuntautuneita, mutta kohdistuu käytetyn magneettikentän kanssa. Lähde: Wikimedia Commons/F. Zapata.

Mikä on paramagnetismi?

Hän paramagnetismi Joillakin materiaaleilla on vetovoima ulkoisen magneettikentän läsnä ollessa. Paramagneettiset aineet houkuttelevat heikosti alueita, joilla tämä kenttä on voimakkaampi.

Paramagnetismin alkuperä on elektronien liike atomisessa, koska kaikki liikkuvat sähkövaraukset käyttäytyy kuin pieni virta Spira, tuottaen oman magneettikentänsä.

Elektronin ja atomin magneettisuus on karakterisoitu vektorin suuruudessa, jota kutsutaan Magneettinen hetki. Paramagneettisten materiaalien atomeilla on nettomagneettiset momentit, koska niistä on puuttuvia elektroneja, toisin sanoen yksinäisiä elektroneja kiertoradalla ja joiden nettomagneettiset hetket eivät kumota toisella.

Näin tapahtuu alumiinissa, paramagneettisessa aineessa, jonka 3P -kiertoradalla on yksi elektroni, joka antaa atomille sen nettomagneettisen momentin. Iron, toisaalta, jonka magneettinen vaste on vieläkin voimakkaampi, on 4 puuttuvaa elektronia viimeisellä tasolla.

Ennen ulkoisen kentän levittämistä materiaalin magneettiset momentit ovat satunnaisesti suuntautuneita ja siten sen magnetointi, joka on nettomagneettinen momentti yksikkötilavuutta kohti, on tyhjä. Mutta kun ulkoinen kenttä on levitetty, magneettiset momentit ovat yleensä orientoituneita samaan kentän suuntaan, vaikka atomien lämpöhäiriöt ovat vastakkaisia, estäen täydellisen kohdistuksen.

Kun materiaali poistetaan ulkoisesta kentästä tai tämä katoaa, paramagneettisen aineen magneettiset momentit palaavat häiriön alkutilaan. Mutta vaikka ne pysyvät linjassa, aine käyttäytyy kuin heikko magneetti.

Paramagnetismin ominaisuudet

Paramagneettiset materiaalit on karakterisoitu esittämällä:

1.- Lisää ulkoista elektronista kerrosta osittain täynnä.

2.- Pysyvät nettomagneettiset momentit johtuen puuttuvien elektronien läsnäolosta, joiden magneettista hetkeä ei peruuteta toisen elektronin kanssa.

Se voi palvella sinua: 13 esimerkkiä Newtonin toisesta laista jokapäiväisessä elämässä

3.- Magneettiset momentit suuntautuvat satunnaisesti ulkoisen magneettikentän puuttuessa.

4.- Nettomagnetointi ulkoisen kentän läsnä ollessa, joka katoaa heti, kun kenttä on tukahdutettu. Se tapahtuu, että suuntaaminen ulkoisen kentän kanssa suosii elektronien vähimmäisergiatilaa.

5.- Positiivinen ja pieni magneettinen herkkyys: välillä 10⁻⁶ ja 10⁻². Magneettinen herkkyys on ulottumaton indikaattori aineen helppoutta magnetoida ulkoisen kentän läsnä ollessa.

6.- Magnetoinnin väheneminen lämpötilan kanssa. Itse asiassa paramagneettiset materiaalit noudattavat Curien lakia:

Missä χ on magneettinen herkkyys, t on Kelvinin lämpötila ja C on materiaalin vakio.

Paramagnetismissovellukset

Elektroninen paramagneettinen resonanssi

Tämä tekniikka havaitsee paramagneettiset lajit levitettäessä ulkoista magneettikenttää paramagneettisen kiinteän aineen molekyyleihin, tällä tavoin indusoidaan tietyt muutokset spin -tiloissa, joita kutsutaan siirtymät.

Seuraavaksi levitetään sähkömagneettista energiaa mikroaaltoalueella, on mahdollista tuottaa tietty absorptiospektri, nimeltään Elektroninen spin -resonanssi.

Tämä spektri mahdollistaa orgaanisen alkuperän, kuten orgaanisen aineen ja ionisoivan säteilyn välisen vuorovaikutuksen, molekyylien tutkimisen, mikä tarjoaa muun muassa arvokasta tietoa tällaisen säteilyn aiheuttamista vaurioista biologisissa kudoksissa.

Epäorgaaniset näytteet voidaan myös analysoida siirtymämetallien ionien kautta.

Magneettinen jäähdytys

Erittäin mielenkiintoinen levitys tiettyjen paramagneettisten suolojen, kuten magnesiumnitraatin, rauta-ammoniumsulfaatin ja rautapotalliosulfaatti, on alhaisten lämpötilojen alueella.

Kun levitetään muuttuvaa ulkoista magneettikenttää, näiden suolojen lämpötila voi vaihdella, ilmiö tunnetaan nimellä Magnetodinen vaikutus, havaittu ensimmäistä kertaa 1800 -luvun lopulla metallisessa raudassa. Tällä tavoin voidaan saavuttaa luokan 0 lämpötilat.01 K.

Näytteenotto

Tässä sovelluksessa elektronisen paramagneettisen resonanssin periaatteita käytetään ionisoivan säteilylle alttiiden materiaalien tutkimiseen. Kun objekti vastaanottaa ionisoivan säteilyn, joka voi tulla maankuoren radioaktiivisista mineraaleista, on jälki, joka koostuu sähkövarauksista, jotka ovat loukussa materiaalin kiteisen rakenteen virheissä.

Voi palvella sinua: keskimääräinen nopeus

Tätä jalanjälkeä kutsutaan paramagneettinen keskus Ja se on havaittavissa elektronisten paramagneettisten resonanssitekniikoiden avulla.

On mahdollista tarjota treffit tietäen, että paramagneettikeskuksissa olevien sähkövarausten arvo riippuu, sekä aika, jolloin näyte altistettiin radioaktiivisuudelle ja annokselle (energia vastaanotettua massayksikköä kohti).

Tällä tavoin vanhemmat näytteet voidaan päivättyä kuin radiohiilimenetelmä mahdollistaa esimerkiksi kvaternäärisen aikakauden luurankojen hampaat, jotka sisältävät säteilyherkkiä mineraaleja.

Paramagneettiset happeaanturit

Niitä käytetään näytteen hapen määrän havaitsemiseen, koska happi on paramagneettinen, ts. Se houkuttelee magneetin magneettikenttä.

Anturi koostuu magneetista, joka toimii magneettikentän lähteenä, kaksi palloa, jotka ovat täynnä typpeä (ei -paramagneettista materiaalia), joka on asetettu pyörivälle tuelle magneetin napojen ja peilin välissä tuen keskellä.

Valonsäde vaikuttaa peiliin, joka heijastuu kohti fotoelektrisiä soluja. Kun happea houkutellaan magneettisäiliöihin, on vääntömomentti, joka kiertää palloja typellä.

Peilin ansiosta tämän liikkeen havaitsee fotoelektriset solut, jotka lähettävät heti signaalin kohti järjestelmää, joka tuottaa tarpeen sähkövirran käännöksen torjumiseksi. Tämä virta on verrannollinen läsnä olevan hapen määrään ja mitataan helposti ampeerimittarilla.

Automagneettinen maali

Tämä automaali saa auton vaihtamaan värin vain painamalla painiketta erityisen polymeerin ansiosta, joka sisältää paramagneettisen rautaoksidin.

Se voi palvella sinua: Norton -lause: kuvaus, sovellukset, esimerkit ja harjoitukset

Sähkövirran levittämisessä paramagneettiset hiukkaset ovat linjassa kentän kanssa tietyllä tavalla, mikä vaikuttaa tapaan, jolla polymeeri absorboi ja heijastaa valoa, tuottaen värin muutoksia.

Tietenkin, jotta väri vaihtaisi auton on oltava päällä. Kun moottori on pois päältä, sen perusväri on yleensä valkoinen.

Esimerkkejä paramagneettisista materiaaleista

Seuraavilla materiaaleilla on paramagneettinen käyttäytyminen:

Happi (kaasumainen ja neste)

Nestemäinen happi tarttuu magneettihinnat. Lähde: Jefferson Lab kautta YouTube.

Happi on kaasumainen huoneenlämpötilassa ja yksi ilmakehän pääkomponenteista. Yksinkertainen kokemus laboratoriosta osoittaa, että nestemäinen happi, joka kaadetaan magneetin pylväiden väliin kerääntyy näihin.

Kupli -sulfaatti

Tällä yhdisteellä on maataloussovelluksia, kuten sienitautien torjunta -ainetta, tuholaisten poistamiseksi, jotka vaikuttavat viljelykasveihin ja tähden. Magneetti houkuttelee helposti näytteen tästä yhdisteestä.

Alumiini

Alumiini on kevyt, kestävä ja taloudellinen metalli, jolla on monia sovelluksia. Se on osa ajoneuvoja, lentokoneita, kotitalousvälineitä ja sitä käytetään hyvin rakentamisessa. Alumiinifoliosta valmistettu pallo houkuttelee myös magneettia.

Vety

Atomien vety on maailmankaikkeuden yksinkertaisin ja runsas elementti, ja se on paramagneettinen sen ainoan elektronin nettomagneettisen momentin takia.

Austeniittinen teräs

Yksi eniten käytetyistä ruostumattomista teräksistä on austeniittinen ruostumaton teräs (joka sisältää austeniitin, rauta- ja hiiliyhdisteet), joilla on heikot paramagneettiset ominaisuudet.

Viitteet

1. Elektromedicine -muistiinpanot. Anturit: paramagneettinen happianalyysi. Toipunut: Pardell.On.
2. Cenam. Magneettisen herkkyysmittaus. Toipunut: Cenam.MX.
3. Materiaalitieteen perusteet. Toipunut: upv.On.
4. Jefferson Lab. Nestemäinen typpi Vs. Nestemäinen happi: magnetismi. Palautettu: YouTube.com.
5. Materiaalien magneettiset ominaisuudet. Toipunut: e-ducative.Katedu.On.
6. Requena, a. Tiede ja tekniikka antiikin: Elektroninen spin paleodood. Toipunut: um.On.
7. Tormetal-. Magnetismi ja ruostumaton teräs. Toipunut: Tormetal.com.
8. Smith, W. 1998. Materiaalitekniikan perusteet. McGraw Hill.