Tabla de Contenidos
Bir elementin paramanyetik mi yoksa diyamanyetik mi olduğunu bilmek için bu davranışların nasıl oluştuğunu ve ne olduklarını anlamak gerekir. Başlangıç olarak, tüm materyallerin manyetik alanlara karşı bir çeşit reaksiyon gösterdiğini bilmelisiniz. Yani, tüm malzemelerin bir manyetik momenti vardır. Manyetik moment, bir elementin manyetizmasının gücünü ve yönünü ölçer. Dolayısıyla, büyüklüğü ve yönü olan bir vektör miktarıdır. Öte yandan manyetizma, mıknatısların birbirlerini çektiklerinde veya ittiklerinde ürettikleri kuvvettir.
Şimdi, tüm maddeler atom adı verilen küçük birimlerden oluşur. Atomlar, elektrik yüklü parçacıklar olan elektronları içerir. Elektronlar, atom çekirdeğinin etrafında tepecikler gibi dönerler. Bu hareket tarafından üretilen elektrik akımı, her elektronun küçük bir mıknatıs gibi davranmasına neden olur. Bu nedenle, maddenin manyetik özelliklerini artıran elektronlardır.
Bir maddenin manyetizması geçersiz kılınabilir, çünkü bunların çoğu zıt yönlerde dönen eşit sayıda elektrona sahiptir. Ancak manyetizma olabilmesi için mevcut bir mıknatısın manyetik alanına başka bir güçlü maddenin girmesi gerekir.
Tüm mıknatısların iki kutbu vardır: kuzey kutbu ve güney kutbu. Bilindiği gibi zıt kutuplar birbirini çeker, aynı kutuplar iter. Bir demir parçası bir mıknatısa sürtüldüğünde, demir atomlarının kuzeye bakan kutupları aynı yönde hizalanır. Hizalanmış atomlar tarafından üretilen kuvvet bir manyetik alan oluşturur. Burada demir parçası bir mıknatıs haline gelmiştir.
Bahsedilen manyetik kuvvetin farklı davranışları vardır, bunlar arasında paramanyetizma, diamanyetizma ve ferromanyetizma vardır.
diyamanyetizma nedir?
Bu tür bir manyetizma, düzgün olmayan bir manyetik alana dik açılarda hizalanan malzemelerin karakteristiğidir. Aynı şekilde, diyamanyetik elementler de içinde bulundukları manyetik alanı içlerinden kısmen dışarı atarlar. Diamanyetizma ilk olarak 1778’de SJ Brugmans tarafından gözlemlendi, ancak 1845’ten itibaren Michael Faraday tarafından adlandırıldı ve incelendi. Bu ve diğer bilim adamları, bazı elementlerin yanı sıra çoğu bileşiğin “negatif” manyetizma olarak adlandırdıkları bu tür bir manyetizma sergilediğini keşfettiler.
Bunun nedeni, diyamanyetik malzemelerin net bir manyetik momente sahip olmamasıdır. Bu nedenle, uygulanan bir manyetik alanın (H) varlığına sahip olmaları gerekir. Bununla birlikte, diyamanyetik bir malzemeye harici bir manyetik alan uygulandığında, dönen elektronlar harekete geçer. Bir elektrik akımı üreten bu hareket işleme olarak bilinir ve sonuç olarak dış manyetik alanın tersi yönde bir mıknatıslanmaya (M) yol açar. Bu nedenle, diyamanyetik malzemeler küçük bir negatif manyetik duyarlılığa (χ) ve vakumdan (μ0) biraz daha yüksek geçirgenliğe sahiptir. Bununla birlikte, duyarlılık değeri, diyamanyetizmayı etkilemeyen sıcaklıktan bağımsızdır.
Katı malzemelerdeki diyamanyetizma da Lenz Yasası ile açıklanır. Burada, uyarılmış bir akımın, atomların yörüngesindeki elektronları dış alanın etkisine karşı koyacak şekilde hızlandırdığı veya yavaşlattığı belirtilir. Yani, diyamanyetik atomlar bir manyetik alan tarafından çekilmez, aksine itilir.
paramanyetizma ve ferromanyetizma
Bir yandan, paramanyetizma, bir veya daha fazla eşlenmemiş elektrona sahip bir atomun manyetik durumunu ifade eder. Eşlenmemiş elektronlar bir manyetik alan tarafından çekilir. Bunun nedeni elektronların manyetik dipol momentlerinden (iki atom arasındaki çekim kuvveti) kaynaklanmaktadır. Hund kuralı, herhangi bir yörünge iki kez işgal edilmeden önce elektronların tüm yörüngeleri ayrı ayrı işgal etmesi gerektiğini belirtir. Orbitaller uygun şekilde dolduğunda, atomlar herhangi bir yönde hareket eden eşlenmemiş elektronlarla kalır. Böylece manyetik momentler herhangi bir yönde hareket ederek paramanyetik atomların manyetik alanlar tarafından çekilmesine izin verir.
Öte yandan, bir elektron bir yörüngede yalnız olduğunda, yörünge net bir dönüşe sahiptir. Bunun nedeni, yalnız elektronun dönüşünün birbirini götürmemesidir. Bu nedenle, bir atom en az bir paramanyetik elektron içerdiğinde paramanyetik olarak kabul edilir. Basit bir ifadeyle, bir atom on çift (diyamanyetik) elektrona ve bir eşleşmemiş (paramanyetik) elektrona sahip olabilir. Böyle bir atom hala paramanyetik bir atom olarak kabul edilir.
Şimdi ferromanyetizmanın nelerden oluştuğunu görelim. Bir malzemenin kafesindeki tüm atomların manyetik momentleri birbirine paralel olduğunda, bunlar ferromanyetik olarak bilinir. Bunun nedeni, malzemenin manyetik alanlarının yalnızca bir yönde hizalanmasıdır. Malzemenin alanları, manyetik alanın uygulanmasıyla mıknatıslanmasını belirler. Diyamanyetizmanın aksine, ferromanyetik malzemedeki manyetik momentlerin hizalanmaları sıcaklıkla azalır. Aynı şekilde ferromanyetik malzemelerin duyarlılığı yüksektir.
Diyamanyetik atomların manyetik alan tarafından hafifçe itilmesi gibi, paramanyetik atomlar da manyetik alan tarafından hafifçe çekilir.
Bir maddenin paramanyetik mi diamanyetik mi olduğu nasıl anlaşılır
Şimdi göreceğimiz gibi, bir maddenin manyetik özelliklerini belirlemek için elektronik konfigürasyonunu incelemek yeterlidir. Bu yüzden:
- Eşlenmemiş elektronları varsa, madde paramanyetiktir.
- Bir maddedeki tüm elektronlar eşleştirilmişse, o madde diyamanyetiktir.
Bu doğrulama işlemi üç adımda yapılabilir:
- Maddenin elektronik konfigürasyonunu yazınız.
- Değerlik orbitallerini çizin.
- Maddenin eşleşmemiş elektronları olup olmadığını belirleyin.
Bu adımlarla, bir maddenin ne tür bir manyetik davranışa sahip olduğunu belirleyebileceksiniz.
Diyamanyetik element örnekleri
- Bizmut.
- Merkür.
- Gümüş.
- Karbon.
- Yol göstermek.
- Bakır.
Ferromanyetik element örnekleri
- Ütü.
- Nikel.
- Kobalt.
- Gadolinyum.
- disporsiyum.
Paramanyetik element örnekleri
- Uranyum.
- Platin.
- Alüminyum.
- Sodyum.
- Oksijen.
kaynaklar
- National Geographic Education Resource Library’den Coğrafi Bilgi Sistemindeki (GIS) manyetizma.
- LibreTexts Libraries’deki Magnetic Properties, 15 Şubat 2021’de erişildi.
