प्रतिचुंबकत्व क्या है? परिभाषा और उदाहरण

प्रतिचुम्बकीय पदार्थ वे पदार्थ होते हैं जो चुम्बकों की ओर आकर्षित होने के बजाय उनसे प्रतिकर्षित होते हैं। तकनीकी शब्दों में , वे सभी पदार्थ हैं जिनमें नकारात्मक चुंबकीय संवेदनशीलता होती है। चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा इन पदार्थों को पीछे हटाने का कारण यह है कि ये क्षेत्र प्रत्येक परमाणु के नाभिक के चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों में एक धारा उत्पन्न करते हैं, जो बाहरी क्षेत्र के विपरीत दिशा में एक आंतरिक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। अंतिम प्रभाव वही होता है जब दो चुम्बकों को एक ही ध्रुव से संपर्क किया जाता है: प्रतिकर्षण।

डायमैग्नेटिज्म बनाम पैरामैग्नेटिज्म

ब्रह्माण्ड के सभी पदार्थों में इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए वे सभी प्रतिचुम्बकत्व उत्पन्न कर सकते हैं। हालांकि, सभी डायनामैग्नेटिक नहीं हैं। इस तथ्य के पीछे का कारण यह है कि प्रतिचुंबकत्व एक बहुत ही कमजोर प्रभाव है, और परमाणु के पास मौजूद किसी भी स्थायी चुंबकीय क्षण द्वारा इसे आसानी से प्रतिसादित किया जाता है। इस प्रकार, जब किसी तत्व में अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं जो एक शुद्ध चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं, तो यह प्रतिचुंबकत्व को छिपा देता है। इस कारण से, सामग्री चुंबकीय क्षेत्रों की ओर आकर्षित होती है और इसे अनुचुंबकीय कहा जाता है।

प्रतिचुंबकीय पदार्थों के मामले में, दूसरी ओर, परमाणु के अंदर कोई शुद्ध चुंबकीय क्षण नहीं होता है, क्योंकि इन पदार्थों में अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों के बिना एक इलेक्ट्रॉनिक विन्यास होता है, और जिसमें प्रत्येक इलेक्ट्रॉन (उसकी स्पिन) के घूर्णन से उत्पन्न सभी चुंबकीय क्षेत्र ) एक दूसरे को रद्द करें।

सीधे शब्दों में कहें तो पैरामैग्नेटिज़्म वह कारण है जिसके कारण कुछ पदार्थ चुम्बकों की ओर आकर्षित होते हैं, जबकि पैरामैग्नेटिज़्म की अनुपस्थिति के कारण कुछ पदार्थ चुम्बकों की ओर आकर्षित नहीं होते हैं; अंत में, प्रतिचुम्बकत्व ही वह कारण है जिसके कारण बाद वाले चुम्बकों द्वारा प्रतिकर्षित होते हैं।

कुछ मामलों के अपवाद के साथ, दिलचस्प रूप से, ज्ञात सबसे प्रतिचुम्बकीय तत्व (बिस्मथ) है, एक परमाणु के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास का निर्धारण करने के लिए यह जानने के लिए पर्याप्त है कि यह प्रतिचुंबकीय या अनुचुंबकीय होगा।

प्रतिचुंबकीय तत्वों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास

प्रतिचुंबकत्व के केंद्र में परमाणुओं का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास है। इस अर्थ में, यदि आप यह जानना चाहते हैं कि कोई तत्व प्रतिचुम्बकीय है या नहीं, तो आपको बस इतना करना है कि यह देखने के लिए कि उसमें अयुग्मित इलेक्ट्रॉन हैं या नहीं, उसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास निर्धारित करना है। यदि ऐसा होता है, तो यह अनुचुम्बकीय होगा (कुछ अपवादों के साथ), लेकिन यदि इसमें अयुग्मित इलेक्ट्रॉन नहीं हैं, तो यह प्रतिचुंबकीय होगा।

इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन क्वांटम यांत्रिकी के सबसे महत्वपूर्ण परिणामों की एक बहुत ही सरल दृष्टि का प्रतिनिधित्व करता है, जो यह स्थापित करता है कि परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों को स्तरों और उपस्तरों में वितरित किया जाता है, और इन उपस्तरों के भीतर वे हैं जिन्हें परमाणु कक्षाओं के रूप में जाना जाता है। प्रत्येक परमाणु कक्षीय के भीतर केवल दो इलेक्ट्रॉन फिट होते हैं, जिनमें विपरीत चक्रण होना चाहिए।

इलेक्ट्रॉनिक विन्यास में, यह इंगित किया जाता है कि प्रत्येक इलेक्ट्रॉन किस ऊर्जा स्तर, उपस्तर और कक्षीय में स्थित है। इसके स्पिन को ऊपर या नीचे तीर द्वारा भी दर्शाया जाता है। एक ही कक्षा में दो इलेक्ट्रॉनों के विपरीत चक्रण होने चाहिए और उन्हें युग्मित कहा जाता है।

उदाहरण

नाइट्रोजन में 7 इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास, क्वांटम यांत्रिकी के नियमों का पालन करते हुए निर्धारित किया जाता है, 1s ² 2s ² 2p ³ है । इन इलेक्ट्रॉनों को कक्षाओं में विभाजित करके, यह ऐसा दिखता है:

इस इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन में, तीर प्रत्येक इलेक्ट्रॉन के स्पिन का प्रतिनिधित्व करते हैं। जैसा कि देखा जा सकता है, 1s और 2s ऑर्बिटल्स में इलेक्ट्रॉन जोड़े जाते हैं (वे विपरीत स्पिन के साथ एक जोड़ी बनाते हैं जो रद्द हो जाते हैं)। यहाँ यह स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है कि एक पृथक नाइट्रोजन परमाणु पैरामैग्नेटिक होगा, क्योंकि इसमें तीन अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होंगे। हालांकि, आणविक नाइट्रोजन में दो नाइट्रोजन परमाणु तीन इलेक्ट्रॉनों को साझा करते हैं, जिनमें से प्रत्येक तीन युग्मित इलेक्ट्रॉन जोड़े बनाते हैं, जिससे नाइट्रोजन एक प्रतिचुंबकीय अणु बन जाता है।

प्रतिचुंबकीय तत्वों के उदाहरण

नियोन

नियॉन एक नोबल गैस है, और नोबल गैसों की विशेषता यह है कि उन सभी में एक भरा हुआ शेल इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन है जिसमें उनके वैलेंस शेल में सभी s और p ऑर्बिटल्स पूरी तरह से भरे हुए हैं और उनके सभी युग्मित इलेक्ट्रॉन हैं।

नियॉन का इलेक्ट्रॉनिक उपकोश विन्यास 1s ² 2s ² 2p ⁶ है । ऑर्बिटल्स में यह होगा:

जैसा कि देखा जा सकता है, नियॉन (साथ ही सभी उत्कृष्ट गैसें) एक प्रतिचुंबकीय तत्व है क्योंकि इसमें अयुग्मित इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं।

मैगनीशियम

इस क्षारीय पृथ्वी धातु में कुल 12 इलेक्ट्रॉन हैं, इसलिए इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² है । यद्यपि इसकी संयोजकता कोश पूरी तरह से भरा नहीं है, यह एक प्रतिचुंबकीय धातु है।

सोडियम केशन

धात्विक सोडियम एक क्षार धातु है जिसमें एक एस कक्षीय में एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होता है (इसलिए यह अनुचुंबकीय है), हालांकि, जब यह उस इलेक्ट्रॉन को खो देता है और ना + धनायन बन जाता है, तो यह 10 इलेक्ट्रॉनों और नियॉन के इलेक्ट्रॉन विन्यास के साथ एक प्रतिचुम्बकीय प्रजाति बन जाता ^है । .

क्लोराइड आयन

सोडियम के साथ जो होता है, वह क्लोरीन के साथ होता है, लेकिन इसके विपरीत होता है। इस मामले में, तटस्थ क्लोरीन परमाणु में 17 इलेक्ट्रॉन होते हैं, जिनमें से एक अयुग्मित होता है। हालांकि, यह हलोजन आसानी से कम हो जाता है, एक इलेक्ट्रॉन को उठाकर और 3p _z कक्षीय को भरकर आर्गन के इलेक्ट्रॉन विन्यास के साथ एक प्रतिचुम्बकीय प्रजाति बन जाता है।

पानी, लकड़ी और अधिकांश कार्बनिक यौगिक

अधिकांश कार्बनिक यौगिकों के साथ-साथ पानी और कई अन्य अकार्बनिक यौगिक प्रतिचुंबकीय होते हैं क्योंकि वे अपने इलेक्ट्रॉनों को रासायनिक बंधों में इस तरह से जोड़ते हैं जो उनके स्पिन को जोड़ते हैं। इसी कारण से अधिकांश जीव प्रतिचुंबकीय होते हैं। वास्तव में, एक मजबूत पर्याप्त चुंबकीय क्षेत्र को लागू करके, आप एक मेंढक को भी ऊपर उठा सकते हैं।

अतिचालक

सुपरकंडक्टर्स की सबसे उल्लेखनीय विशेषताओं में से एक यह है कि उनके पास कोई विद्युत प्रतिरोध नहीं होता है और उनके इलेक्ट्रॉन उनके भीतर स्वतंत्र रूप से चलते हैं। इस कारण से, एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र एक आंतरिक धारा को प्रेरित करने में सक्षम होता है, जो एक मजबूत प्रति-चुंबकीय प्रभाव उत्पन्न करता है जिससे वे चुंबक के ऊपर तैरते हैं।

नियम का अपवाद: बिस्मथ

यह जानना उत्सुक है कि खोजी जाने वाली पहली प्रतिचुम्बकीय सामग्री, और संपूर्ण आवर्त सारणी में सबसे प्रतिचुम्बकीय तत्व भी है, जिसमें एक नहीं, दो नहीं, बल्कि तीन अयुग्मित इलेक्ट्रॉन हैं , और फिर भी यह प्रतिचुम्बकीय बना हुआ है।

लेकिन इसके तीन अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों के कारण शुद्ध चुंबकीय आघूर्ण होने के बावजूद इसे प्रतिचुंबकीय क्यों माना जाता है? ऐसा इसलिए है, क्योंकि इस मामले में, प्रति-चुम्बकत्व पार-चुम्बकत्व से अधिक (और दूर तक) सक्षम है, इसलिए यह तत्व, वास्तव में, चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा प्रतिकर्षित होता है।

संदर्भ

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ठोस पदार्थों के चुंबकीय गुण (एसएफ) http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Solids/magpr.html से पुनर्प्राप्त

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