Close

Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики, антиферромагнетики

Диамагнетизм (от греч. dia – расхождение и магнетизм) — свойство веществ намагничиваться навстречу приложенному магнитному полю.

Диамагнетиками называются вещества, магнитные моменты атомов которых в отсутствии внешнего поля равны нулю, т.к. магнитные моменты всех электронов атома взаимно скомпенсированы, т.е в отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетики не магнитны. Под действием внешнего магнитного поля каждый атом диамагнетика приобретает магнитный момент I (а каждая единица объёма — намагниченность M), пропорциональный магнитной индукции B и направленный навстречу полю. Поэтому магнитная восприимчивость у диамагнетиков всегда отрицательна. По абсолютной величине диамагнитная восприимчивость χ мала и слабо зависит как от напряжённости магнитного поля, так и от температуры.

История

В 1777 году C. Дж. Бергман стал первым человеком, заметившим, что висмут и сурьма отталкиваются магнитным полем. Однако термин «диамагнетизм» был введен позже (в сентябре 1845 года) Майклом Фарадеем, когда он понял, что все материалы в природе обладают в некоторой степени диамагнитным характером ответа на приложенное к ним магнитное поле.

Вещества — диамагнетики

Магнитная восприимчивость некоторых диамагнетиков (в нормальных условиях)
Вещество Магнитная восприимчивость, χ·10-6
Азот, N2 −12,0
Водород, Н2 −4,0
Германий, Ge −7,7
Кремний, Si −3,1
Вода (жидкая), Н2O −13,0
Поваренная соль, NaCI −30,3
Ацетон, С3Н6О −33,8
Глицерин, С3Н8О3 −57,1
Нафталин, С10Н8 −91,8
Висмут, Bi, металл −170
Пиролитический графит, П, С −85
Пиролитический графит, ⊥, С −450

Диамагнетики: инертные газы, азот, водород, кремний, фосфор, висмут, цинк, медь, золото, серебро, а также многие другие, как органические, так и неорганические, соединения.

Человек в магнитном поле ведет себя как диамагнетик, то есть отталкивается от магнитного поля.

Парамагнетики — вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля (J↑↑H). Парамагнетики притягиваются магнитом, втягиваются в магнитное поле. В отсутствие внешнего магнитного поля парамагнетик не намагничен.

Антиферромагнетики — магнитные моменты вещества направлены противоположно и равны по силе. Антиферромагнетики практически не притягиваются и ведут себя как слабые парамагнетики.

МеталлХим. символАтомный номерПлотн. г/(см^3)Тплав. °СУд. теплоемк. Дж/(кг*°К)Уд. теплопр. Вт/(м*°К)Тепл. коэф лин. расш. (10^6)/°КЧисло БринеляУд. сопрот. мкОм*мМагнитные свойства
АлюминийAl132.766092321821250.026Парамагнетик
БарийBa563.75710285-194.20.5Парамагнетик
БерилийBe41.841280180018412610.041Диамагнетик
ВанадийV236.111900503318.3640.248Парамагнетик
ВисмутBi839.82711268.413.39.61.16Диамагнетик
ВольфрамW7419.334001421674.42620.055Парамагнетик
ГадолинийGd647.891310-8.89.7-1.4Ферромагнетик
ГаллийGa315.923033629.318.16.10.136Диамагнетик
ГафнийHf7213.292220138225.91730.351Парамагнетик
ЖелезоFe267.87154045373.310.7500.097Ферромагнетик
ЗолотоAu7919.3106313431214180.0225Диамагнетик
ИндийIn497.31562397228.40.90.09Диамагнетик
ИридийIr7722.424101301466.51700.054Парамагнетик
ИттрийY394.47152531014.69.3600.65Парамагнетик
КадмийCd488.65320.923192.829210.074Диамагнетик
КалийK190.86637549783.30.040.065Парамагнетик
КальцийCa201.538516509818.5170.04Парамагнетик
КобальтCo278.85150044569.513.51020.064Ферромагнетик
ЛантанLa576.1892018813.85.2370.568Парамагнетик
ЛитийLi30.5318032857156-0.086Парамагнетик
МагнийMg121.74651104017027300.045Парамагнетик
МарганецMn257.44124447766.722.31961.85Антиферромагн.
МедьCu298.92108338640616.6350.017Диамагнетик
МолибденMo4210.226202721505.31530.05Парамагнетик
НатрийNa110.97981220134720.070.042Парамагнетик
НикельNi288.96145344075.513.2680.068Ферромагнетик
НиобийNb418.572470268507.2750.15Парамагнетик
ОловоSn507.29231.922663.1235.20.113Парамагнетик
ОсмийOs7622.53000129-4.64000.095Парамагнетик
ПалладийPd4612.02155224370.79.5460.108Парамагнетик
ПлатинаPt7821.45177313471.19.5400.098Парамагнетик
РенийRe7521.023180138526.71350.214Парамагнетик
РодийRh4512.481970247888.51020.043Парамагнетик
РтутьHg8013.5-391387.9182-0.958Диамагнетик
РубидийRb371.533933535.6900.0220.12Парамагнетик
РутенийRu4412.42250239-9.12200.075Парамагнетик
СвинецPb8211.343271303528.33.90.19Диамагнетик
СереброAg4710.49960.523545318.6250.015Диамагнетик
СкандийSc213154054511.311.4750.66Парамагнетик
СтронцийSr382.63770737-21140.227Парамагнетик
ТаллийTl8111.8530314735282.70.18Диамагнетик
ТанталTa7316.63000150506.6470.124Парамагнетик
ТитанTi224.52167055021.98.1730.47Парамагнетик
ТорийTh9011.617501133711.5410.13Парамагнетик
УранU9219.051130-26.7142440.3Парамагнетик
ХромCr247.19190046288.66.21140.13Антиферромагн.
ЦезийCs551.92822018.4970.0150.19Парамагнетик
ЦерийCe586.7879521010.97.1200.75Парамагнетик
ЦинкZn307.14419.533611330420.059Диамагнетик
ЦирконийZr406.5185527729.56.3660.41Парамагнетик

Диамагнитная левитация

Диамагнитная левитация имеет ту же природу что и эффект Мейснера (полное вытеснение магнитного поля из материала), она наблюдается при гораздо более сильных полях, но зато не требует предварительного охлаждения. Некоторые опыты доступны любителям. Например, редкоземельный магнит с индукцией около 1 Тл может висеть между двух пластин висмута. В поле с индукцией 11 Тл можно стабилизировать и удерживать маленький магнит в воздухе между пальцами не касаясь его.

Магнитная восприимчивость материалов

Магнитная восприимчивость χ для изотропных тел определяется выражением

χ = Y / H

Yнамагниченность 1 г тела;
Hнапряженность внешнего намагниченного поля.
Материалt , °Сχ · 10 6
Азот18-0.34
Алюминий180.65
Алюминий сернокислый18-0.48
Алюминий хлористый19-0.6
Аммиак (газ)16-1.1
Аргон18-0.48
Ацетон15-0.58
Барий200.91
Барий сернокислый-0.306
Барий хлористый15-0.41
Бензол16.8-0.71
Бериллий хлористый17-0.6
Висмут18-1.38
260-1.02
Висмут бромистый19-0.33
Висмут иодистый20-0.49
Вода10-0.72
Водород18-1.98
Водород хлористый22-0.66
Воздух2024.2
Вольфрам160.28
Гадолиний хлористый1891
Гадолиния окись20130.1
Гелий18-0.47
Глицерин20-0.54
Железа окись20189.1
Железо бромное1848
Железо сернокислое1974.2
Железо хлористое17101.2
Железо хлорное2086.2
Золото18-0.15
Золото-256.6-0.13
Иридий250.14
2000.17
4500.2
8500.26
11500.31
Кадмий18-0.18
Калий200.52
Калий бромистый-0.377
Калий железосинеродистый217.08
Калий марганцевокислый210.175
Калий хлористый20-0.52
Кальций201.1
Кварц20-0.49
Кислород20106.2
Кислород жидкий-195259.6
Кислород твердый-24060
Кислота азотная22-0.467
Кислота серная22-0.44
Кислота уксусная20-0.53
Кобальт иодистый1832
Кобальт сернокислый2259.6
Кобальт хлористый2590.5
Кремний20-0.13
Литий160.5
Магний180.55
Магний бромистый20-0.57
Магний жидкий7000.55
Магний хлористый120.58
Марганец229.9
Марганец сернокислый2488.5
Марганец хлористый24107
Медь18-0.085
Молибден180.04
Натрий180.51
Натрий сернокислый16-0.86
Натрий хлористый18-0.5
Неон18-0.33
Нефть15–20ок. -0,8
Никель бромистый1819
Никель сернокислый15.926.7
Никель хлористый2444.7
Никеля закись48.3
Олово180.025
Олово двуххлористое-0.34
Олово жидкое400-0.036
Олово серое18-0.35
Палладий185.4
2004.6
7502.6
12301.7
Парафин20ок. -0,5
Платина181.1
2500.66
7000.45
12200.3
Ртуть18-0.19
Ртуть твердая-80-0.15
Свинец16-0.11
Свинец бромистый20-0.28
Свинец жидкий330-0.08
Свинец иодистый19-0.33
Свинец хлористый15-0.32
Сера ромб18-0.49
Сера жидкая113-0.49
Сера жидкая220-0.49
Серебро16-0.2
Спирт бутиловый-0.74
Спирт метиловый-3-0.65
Спирт этиловый19-0.74
Стекло (крон)-0.9
Сурьма16-0.87
Сурьма жидкая800-0.49
Сурьма треххлористая15-0.36
Сурьмы трехокись14-0.19
Тантал180.87
8200.77
Углекислота18-0.42
Углерод алмаз18-0.49
400-0.51
1200-0.56
Углерод графит20-3.5
-170-6
600-2
1000-1.3
Фосфор белый20-0.9
Хлор жидкий-60-0.57
Хлороформ15-0.49
Хром183.6
11004.2
Хром сернокислый2129.5
Хром хлористый1944.3
Хрома трехокись170.51
Цинк18-0.157
Цинк бромистый19-0.4
Цинк жидкий450-0.09
Цинк сернокислый-0.48
Цинк хлористый22-0.47
Шеллак-0.3
Эбонит200.6
Эрбий1822
Этилацетат6-0.607
Этилен20-1.6
Этилен хлористый-0.602
Эфир этиловый20-0.77

Литература

  1. Краткий физико-технический справочник. Т.1 / Под общ. ред. К.П. Яковлева. М.: ФИЗМАТГИЗ. 1960. – 446 с.

Поделитесь статьей «Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики, антиферромагнетики»

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Автор: Stas Zygar

Привет! С наступившим новым годом! Всем счастья.