ليس كل الحديد مغناطيسي (العناصر المغناطيسية)

إليك عنصر أساسي لك: ليس كل شيء حديد يكون مغناطيسي. ال أ allotrope مغناطيسي ، ولكن عندما تزيد درجة الحرارة بحيث أ شكل التغييرات على ب الشكل ، تختفي المغناطيسية على الرغم من أن الشبكة لا تتغير.

الوجبات الجاهزة الرئيسية: ليس كل الحديد ممغنط

المغناطيسية الحديدية هي الآلية التي تنجذب بها المواد إلى المغناطيس وتشكيل مغناطيس دائم. تعني الكلمة في الواقع مغناطيسية الحديد لأن هذا هو المثال الأكثر شيوعًا للظاهرة والذي درسه العلماء لأول مرة. المغناطيسية الحديدية هي خاصية ميكانيكية كمية لمادة. يعتمد على البنية المجهرية والحالة البلورية ، والتي يمكن أن تتأثر بدرجة الحرارة والتكوين.

يتم تحديد الخاصية الميكانيكية الكمومية من خلال سلوك إلكترونات. على وجه التحديد ، تحتاج المادة إلى عزم ثنائي القطب المغناطيسي لتكون مغناطيسًا ، يأتي من ذرات ذات قذائف إلكترون مملوءة جزئيًا. الذرات التي ستملأها الأصداف الإلكترونية ليست مغناطيسية لأنها تحتوي على صافي ثنائي القطب يبلغ الصفر. يحتوي الحديد والمعادن الانتقالية الأخرى على قذائف إلكترونات مملوءة جزئيًا ، لذا فإن بعض هذه العناصر ومركباتها ممغنطة. في ذرات العناصر المغناطيسية ، تتم محاذاة جميع ثنائيات القطب تقريبًا تحت درجة حرارة خاصة تسمى نقطة كوري. للحديد ، تحدث نقطة كوري عند 770 درجة مئوية. تحت درجة الحرارة هذه ، الحديد مغناطيسي حديدي (ينجذب بقوة إلى المغناطيس) ، ولكن فوقها يغير الحديد هيكله البلوري ويصبح مغناطيسي (فقط ضعفت في المغناطيس).

الحديد ليس العنصر الوحيد الذي يظهر المغناطيسية. النيكل والكوبالت والجادولينيوم والتيربيوم والديسبروسيوم هي أيضًا مغناطيسية حديدية. كما هو الحال مع الحديد ، تعتمد الخصائص المغناطيسية لهذه العناصر على هيكلها البلوري وما إذا كان المعدن أدنى من نقطة كوري. α- الحديد والكوبالت والنيكل مغناطيسية حديدية ، بينما γ الحديد والمنغنيز والكروم مضادات المغنطيسية. غاز الليثيوم مغناطيسي عندما يبرد أقل من 1 كلفن. تحت ظروف معينة ، المنغنيزوالأكتينيدات (مثل البلوتونيوم والنبتونيوم) والروثينيوم مغناطيسي حديدي.

في حين أن المغناطيسية تحدث غالبًا في المعادن ، إلا أنها نادرًا ما تحدث في اللافلزات. الأكسجين السائل ، على سبيل المثال ، قد يكون محصورًا بين أقطاب المغناطيس! يحتوي الأكسجين على إلكترونات غير زوجية ، مما يسمح لها بالتفاعل مع المغناطيس. البورون هو مادة غير معدنية أخرى تعرض مغناطيسي جاذبية أكبر من تنافرها المغناطيسي.

الفولاذ هو سبيكة من الحديد. معظم أشكال الصلب ، بما في ذلك الفولاذ المقاوم للصدأ ، ممغنطة. هناك نوعان عريضان من الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يعرض هياكل شبكية بلورية مختلفة عن بعضها البعض. الفولاذ المقاوم للصدأ من الحديد هو سبائك الحديد والكروم التي تكون مغناطيسية حديدية في درجة حرارة الغرفة. على الرغم من أن المغنطيس الصلب غير ممغنط عادة ، يصبح ممغنطًا في وجود مجال مغناطيسي ويظل ممغنطًا لبعض الوقت بعد إزالة المغناطيس. يتم ترتيب الذرات المعدنية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي في طبقة عرضية متمركزة حول الجسم. يميل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي إلى أن يكون غير مغناطيسي. تحتوي هذه الفولاذ على ذرات مرتبة في شبكة مكعبة متمحورة حول الوجه.

النوع الأكثر شعبية من الفولاذ المقاوم للصدأ ، النوع 304 ، يحتوي على الحديد والكروم والنيكل (كل مغناطيسي بمفرده). ومع ذلك ، تحتوي الذرات في هذه السبيكة عادةً على بنية شبكية fcc ، مما يؤدي إلى سبيكة غير مغناطيسية. يصبح النوع 304 مغنطيسيًا جزئيًا إذا كان الفولاذ منحنيًا في درجة حرارة الغرفة.

في حين أن بعض المعادن ممغنطة ، فإن معظمها ليس كذلك. تشمل الأمثلة الرئيسية النحاس والذهب والفضة والرصاص والألمنيوم والقصدير والتيتانيوم والزنك والبزموت. هذه العناصر وسبائكها مغناطيسية. تشمل السبائك غير المغناطيسية نحاس و برونز. هذه المعادن تطرد المغناطيس بشكل ضعيف ، ولكن ليس عادة بما يكفي بحيث يكون التأثير ملحوظًا.

الكربون عبارة عن مادة غير معدنية مغناطيسية بقوة. في الواقع ، بعض أنواع الجرافيت تطرد مغناطيسات قوية بما يكفي لتحريك مغناطيس قوي.

• ديفين ، توماس. "لماذا لا تعمل المغناطيس على بعض الفولاذ المقاوم للصدأ?" مجلة Scientific American.