Ikke alt jern er magnetisk (magnetiske elementer)

Her er et element factoid for deg: Ikke alle jern er magnetisk. De en allotrope er magnetisk, men når temperaturen øker slik at en skjemaendringer til b form forsvinner magnetismen selv om gitteret ikke endrer seg.

Key Takeaways: Not All Iron Is Magnetic

Ferromagnetisme er mekanismen som materialer tiltrekkes av magneter og danner permanente magneter. Ordet betyr faktisk jernmagnetisme fordi det er det mest kjente eksemplet på fenomenet og den forskerne først studerte. Ferromagnetisme er en kvantemekanisk egenskap til et materiale. Det avhenger av dens mikrostruktur og krystallinske tilstand, som kan påvirkes av temperatur og sammensetning.

Den kvantemekaniske egenskapen bestemmes av oppførselen til elektroner. Spesielt trenger et stoff et magnetisk dipolmoment for å være en magnet, som kommer fra atomer med delvis fylte elektronskjell. Atomer vil fylte elektronskjell ikke er magnetiske fordi de har et nettol dipolmoment på null. Jern og andre overgangsmetaller har delvis fylte elektronskall, så noen av disse elementene og forbindelsene deres er magnetiske. I atomer av magnetiske elementer ligger nesten alle dipolene på linje under en spesiell temperatur som kalles Curie-punktet. For jern oppstår Curie-punktet ved 770 ° C. Under denne temperaturen er jern ferromagnetisk (sterkt tiltrukket av en magnet), men over det endrer jernet sin krystallinske struktur og blir paramagnetisk (bare svakt ataktert til en magnet).

Jern er ikke det eneste elementet som viser magnetisme. Nikkel, kobolt, gadolinium, terbium og dysprosium er også ferromagnetisk. Som med jern, er de magnetiske egenskapene til disse elementene avhengig av deres krystallstruktur og om metallet er under Curie-punktet. a-jern, kobolt og nikkel er ferromagnetisk, mens y-jern, mangan og krom er antiferromagnetisk. Litiumgass er magnetisk når den avkjøles under 1 kelvin. Under visse betingelser, manganactinidene (f.eks. plutonium og neptunium) og rutenium er ferromagnetiske.

Mens magnetisme ofte forekommer i metaller, forekommer den også sjelden i ikke-metaller. Flytende oksygen, for eksempel, kan være fanget mellom polene til en magnet! Oksygen har uparrede elektroner, slik at den kan reagere på en magnet. Bor er en annen ikke-metall som vises paramagnetisk tiltrekning større enn dens diamagnetiske frastøtning.

Stål er en jernbasert legering. De fleste stålformer, inkludert rustfritt stål, er magnetiske. Det er to brede typer rustfritt stål som viser forskjellige krystallgitterstrukturer fra hverandre. Ferritiske rustfrie stål er jernkromlegeringer som er ferromagnetiske ved romtemperatur. Mens det normalt ikke er magnetisert, blir ferritisk stål magnetisert i nærvær av et magnetfelt og forblir magnetisert i noen tid etter at magneten er fjernet. Metallatomene i ferritisk rustfritt stål er anordnet i et kroppssentrert (bcc) gitter. Austenittiske rustfrie stål pleier å være ikke-magnetiske. Disse stålene inneholder atomer arrangert i et ansiktssentrert kubisk (fcc) gitter.

Den mest populære typen rustfritt stål, Type 304, inneholder jern, krom og nikkel (hver magnet på egen hånd). Likevel har atomer i denne legeringen vanligvis fcc-gitterstrukturen, noe som resulterer i en ikke-magnetisk legering. Type 304 blir delvis ferromagnetisk hvis stålet bøyes ved romtemperatur.

Mens noen metaller er magnetiske, er de fleste ikke. Viktige eksempler inkluderer kobber, gull, sølv, bly, aluminium, tinn, titan, sink og vismut. Disse elementene og legeringene deres er diamagnetiske. Ikke-magnetiske legeringer inkluderer messing og bronse. Disse metallene avviser svakt magneter, men vanligvis ikke nok til at effekten blir merkbar.

Karbon er en sterkt diamagnetisk ikke-metallisk. Faktisk frastøter noen typer grafitt magneter sterkt nok til å levitere en sterk magnet.

• Devine, Thomas. "Hvorfor fungerer ikke magneter på noen rustfrie stål?" Vitenskapelig amerikansk.