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यह जानने के लिए कि कोई तत्व पैरामैग्नेटिक या डायमैग्नेटिक है, यह समझना आवश्यक है कि ये व्यवहार कैसे होते हैं और वे क्या हैं। आरंभ करने के लिए, आपको पता होना चाहिए कि सभी सामग्री चुंबकीय क्षेत्रों के लिए किसी प्रकार की प्रतिक्रिया का अनुभव करती हैं। अर्थात सभी पदार्थों का चुम्बकीय आघूर्ण होता है। चुंबकीय क्षण किसी तत्व के चुंबकत्व की शक्ति और दिशा को मापता है। इस प्रकार, यह एक सदिश राशि है, अर्थात्, परिमाण और दिशा के साथ। दूसरी ओर, चुम्बकत्व चुम्बकों द्वारा उत्पन्न बल है जब वे एक दूसरे को आकर्षित या प्रतिकर्षित करते हैं।
अब, सभी पदार्थ छोटी इकाइयों से बने होते हैं जिन्हें परमाणु कहा जाता है। परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो विद्युत आवेशित कण होते हैं। इलेक्ट्रॉन परमाणु के नाभिक के चारों ओर चोटी की तरह घूमते हैं। इस आंदोलन से उत्पन्न विद्युत प्रवाह प्रत्येक इलेक्ट्रॉन को एक छोटे चुंबक की तरह कार्य करने का कारण बनता है। इस प्रकार, यह इलेक्ट्रॉन हैं जो पदार्थ के चुंबकीय गुणों को जन्म देते हैं।
किसी पदार्थ के चुंबकत्व को निरस्त किया जा सकता है, क्योंकि इनमें से अधिकांश में समान संख्या में इलेक्ट्रॉन होते हैं जो विपरीत दिशाओं में घूमते हैं। हालाँकि, वहाँ चुंबकत्व होने के लिए एक अन्य मजबूत पदार्थ को मौजूदा चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र में प्रवेश करना चाहिए।
सभी चुम्बकों के दो ध्रुव होते हैं: उत्तरी ध्रुव और दक्षिणी ध्रुव। जैसा कि ज्ञात है, विपरीत ध्रुव आकर्षित होते हैं और समान ध्रुव प्रतिकर्षित होते हैं। जब लोहे के टुकड़े को चुम्बक पर रगड़ा जाता है, तो लोहे के परमाणुओं के उत्तर-मुख वाले ध्रुव एक ही दिशा में संरेखित हो जाते हैं। संरेखित परमाणुओं द्वारा उत्पन्न बल एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। यहाँ तो लोहे का टुकड़ा चुम्बक बन गया है।
कहा जाता है कि चुंबकीय बल के अलग-अलग व्यवहार होते हैं, उनमें से पैरामैग्नेटिज्म, डायमैग्नेटिज्म और फेरोमैग्नेटिज्म है।
प्रतिचुंबकत्व क्या है?
इस प्रकार का चुंबकत्व उन सामग्रियों की विशेषता है जो गैर-समान चुंबकीय क्षेत्र के समकोण पर संरेखित होते हैं। इसी तरह, प्रति-चुंबकीय तत्व आंशिक रूप से अपने आंतरिक चुंबकीय क्षेत्र से आंशिक रूप से निष्कासित होते हैं जिसमें वे पाए जाते हैं। प्रतिचुंबकत्व पहली बार 1778 में एसजे ब्रुगमैन द्वारा देखा गया था, लेकिन माइकल फैराडे द्वारा 1845 से इसका नाम और अध्ययन किया गया था। यह और अन्य वैज्ञानिकों ने पाया कि अधिकांश यौगिक, साथ ही साथ कुछ तत्व, इस प्रकार के चुंबकत्व को प्रदर्शित करते हैं, जिसे उन्होंने “नकारात्मक” चुंबकत्व कहा।
इसका कारण यह है कि प्रतिचुम्बकीय पदार्थों में शुद्ध चुम्बकीय आघूर्ण नहीं होता है। इसलिए, उनके पास एक लागू चुंबकीय क्षेत्र (H) की उपस्थिति होनी चाहिए। हालाँकि, जब एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को एक प्रतिचुंबकीय सामग्री पर लागू किया जाता है, तो घूमते हुए इलेक्ट्रॉनों को गति का अनुभव होता है। यह आंदोलन, जो एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न करता है, प्रसंस्करण के रूप में जाना जाता है और परिणामस्वरूप, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के विपरीत दिशा में एक चुंबकीयकरण (एम) को जन्म देता है। इसलिए, प्रतिचुंबकीय पदार्थों में एक छोटी नकारात्मक चुंबकीय संवेदनशीलता (χ) और वैक्यूम (μ0) की तुलना में थोड़ी अधिक पारगम्यता होती है। हालांकि, संवेदनशीलता मूल्य तापमान से स्वतंत्र है, जो प्रतिचुंबकत्व को प्रभावित नहीं करता है।
ठोस पदार्थों में प्रतिचुम्बकत्व की व्याख्या भी लेंज़ के नियम द्वारा की जाती है। इसमें कहा गया है कि एक प्रेरित धारा परमाणुओं की परिक्रमा करने वाले इलेक्ट्रॉनों को तेज या धीमा कर देती है, जिससे वे बाहरी क्षेत्र की क्रिया का विरोध करते हैं। अर्थात् प्रतिचुंबकीय परमाणु चुंबकीय क्षेत्र द्वारा आकर्षित नहीं होते बल्कि प्रतिकर्षित होते हैं।
पैरामैग्नेटिज्म और फेरोमैग्नेटिज्म
एक ओर, पैरामैग्नेटिज़्म एक परमाणु की चुंबकीय स्थिति को संदर्भित करता है जिसमें एक या एक से अधिक अप्रकाशित इलेक्ट्रॉन होते हैं। अयुग्मित इलेक्ट्रॉन एक चुंबकीय क्षेत्र द्वारा आकर्षित होते हैं। यह इलेक्ट्रॉनों के चुंबकीय द्विध्रुव आघूर्ण (दो परमाणुओं के बीच आकर्षण बल) के कारण होता है। हंड के नियम में कहा गया है कि इलेक्ट्रॉनों को किसी भी कक्षीय पर दो बार कब्जा करने से पहले व्यक्तिगत रूप से सभी कक्षाओं पर कब्जा करना चाहिए। जब कक्षाएँ ठीक से भर जाती हैं, तो परमाणु किसी भी दिशा में गतिमान अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों के साथ रह जाते हैं। इस प्रकार, चुंबकीय क्षण भी किसी भी दिशा में कार्य करते हैं, जिससे अनुचुंबकीय परमाणुओं को चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा आकर्षित किया जा सकता है।
दूसरी ओर, जब एक इलेक्ट्रॉन एक कक्षीय में अकेला होता है, तो कक्षीय में नेट स्पिन होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि अकेले इलेक्ट्रॉन का स्पिन रद्द नहीं होता है। इसलिए, एक परमाणु को पैरामैग्नेटिक माना जाता है जब उसमें कम से कम एक पैरामैग्नेटिक इलेक्ट्रॉन होता है। सरल शब्दों में, एक परमाणु में दस युग्मित (डायमैग्नेटिक) इलेक्ट्रॉन और एक अयुग्मित (पैरामैग्नेटिक) इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं। ऐसे परमाणु को अभी भी अनुचुंबकीय परमाणु माना जाएगा।
आइए अब देखें कि फेरोमैग्नेटिज्म क्या होता है। जब किसी पदार्थ की जाली में सभी परमाणुओं के चुंबकीय क्षण एक दूसरे के समानांतर होते हैं, तो उन्हें फेरोमैग्नेटिक के रूप में जाना जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि सामग्री के चुंबकीय डोमेन केवल एक दिशा में संरेखित होते हैं। सामग्री के डोमेन चुंबकीय क्षेत्र के अनुप्रयोग के साथ इसके चुंबकीयकरण को निर्धारित करते हैं। प्रतिचुंबकत्व के विपरीत, फेरोमैग्नेटिक सामग्री में चुंबकीय क्षणों के संरेखण तापमान के साथ घटते हैं। इसी तरह, फेरोमैग्नेटिक सामग्रियों की संवेदनशीलता अधिक होती है।
जैसे प्रतिचुंबकीय परमाणु चुंबकीय क्षेत्र से थोड़ा पीछे हटते हैं, अनुचुंबकीय परमाणु चुंबकीय क्षेत्र से थोड़े आकर्षित होते हैं।
कैसे पता करें कि कोई पदार्थ पैरामैग्नेटिक या डायमैग्नेटिक है
जैसा कि हम अब देखने जा रहे हैं, किसी पदार्थ के चुंबकीय गुणों को निर्धारित करने के लिए, उसके इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन की जांच करना पर्याप्त है। इसलिए:
- यदि इसमें अयुग्मित इलेक्ट्रॉन हैं, तो पदार्थ अनुचुम्बकीय है।
- यदि किसी पदार्थ में सभी इलेक्ट्रॉन जोड़े जाते हैं, तो वह पदार्थ प्रतिचुंबकीय होता है।
यह सत्यापन प्रक्रिया तीन चरणों में की जा सकती है:
- पदार्थ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास लिखिए।
- वैलेंस ऑर्बिटल्स ड्रा करें।
- पहचानें कि पदार्थ में अयुग्मित इलेक्ट्रॉन हैं या नहीं।
इन चरणों के साथ, आप यह निर्धारित करने में सक्षम होंगे कि किसी पदार्थ का किस प्रकार का चुंबकीय व्यवहार है।
प्रतिचुंबकीय तत्वों के उदाहरण
- बिस्मथ।
- बुध।
- चाँदी।
- कार्बन।
- नेतृत्व करना।
- ताँबा।
फेरोमैग्नेटिक तत्वों के उदाहरण
- लोहा।
- निकल।
- कोबाल्ट।
- गैडोलिनियम।
- डिस्प्रोसियम।
पैरामैग्नेटिक तत्वों के उदाहरण
- यूरेनियम।
- प्लेटिनम।
- एल्युमिनियम।
- सोडियम।
- ऑक्सीजन।
सूत्रों का कहना है
- नेशनल ज्योग्राफिक एजुकेशन रिसोर्स लाइब्रेरी से भौगोलिक सूचना प्रणाली (जीआईएस) में चुंबकत्व।
- लिब्रेटेक्स्ट लाइब्रेरी में चुंबकीय गुण, 15 फरवरी, 2021 को एक्सेस किया गया।
