Paramagnetismus

Wir erklären, was Paramagnetismus ist, seine Eigenschaften, Anwendungen und geben mehrere Beispiele an

Die permanenten magnetischen Momente sind zufällig ausgerichtet, aber mit dem angelegten Magnetfeld übereinstimmen. Quelle: Wikimedia Commons/f. Zapata.

Was ist Paramagnetismus?

Er Paramagnetismus Es ist die Anziehungskraft, die einige Materialien in Gegenwart eines externen Magnetfelds erleben. Paramagnetische Substanzen sind schwach von den Regionen angezogen, in denen dieses Feld intensiver ist.

Der Ursprung des Paramagnetismus ist die Bewegung von Elektronen im Atom, da sich jede bewegliche elektrische Ladung wie eine winzige Stromspira verhält und ein eigenes Magnetfeld erzeugt.

Der Magnetismus des Elektrons und des Atoms wird durch die Vektorgröße gekennzeichnet genannt Magnetisches Moment. Die Atome von paramagnetischen Material.

Dies geschieht in Aluminium, einer paramagnetischen Substanz, deren 3p -Orbital ein einzelnes Elektron enthält, das dem Atom sein nettoseres magnetisches Moment verleiht. Eisen hingegen hat, dessen magnetische Reaktion noch intensiver ist, 4 fehlende Elektronen auf der letzten Ebene.

Vor der Anwendung des externen Feld. Sobald das äußere Feld jedoch angewendet ist.

Wenn das Material aus dem externen Feld entfernt wird oder dies verschwindet. Aber während sie ausgerichtet bleiben, verhält sich die Substanz wie ein schwacher Magnet.

Eigenschaften des Paramagnetismus

Paramagnetische Materialien werden durch Präsentation charakterisiert:

1.- Mehr externe elektronische Schicht teilweise voll.

2.- Permanente netzmagnetische Momente aufgrund des Vorhandenseins fehlender Elektronen, deren magnetischer Moment nicht mit dem eines anderen Elektrons aufgehoben wird.

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3.- Magnetische Momente, die zufällig in Abwesenheit eines externen Magnetfelds ausgerichtet sind.

4.- Nettomagnetisierung in Gegenwart eines externen Feldes, das verschwindet, sobald das Feld unterdrückt wird. Es kommt vor, dass die Ausrichtung mit dem externen Feld den Mindestenergiezustand von Elektronen begünstigt.

5.- Positive und kleine magnetische Anfälligkeit: Zwischen 10^–6 und 10^–2. Die magnetische Anfälligkeit ist der dimensionslose Indikator für die Leichtigkeit der Substanz, um in Gegenwart eines externen Feldes zu magnetisieren.

6.- Abnahme der Magnetisierung mit Temperatur. In der Tat gehorchen paramagnetische Materialien das Curie -Gesetz:

Wenn χ die magnetische Anfälligkeit ist, ist t die Temperatur in Kelvin und C ist eine Konstante des Materials.

Paramagnetismusanwendungen

Elektronische paramagnetische Resonanz

Diese Technik erkennt paramagnetische Spezies bei der Anwendung eines externen Magnetfelds auf die Moleküle eines paramagnetischen Feststoffs, auf diese Weise werden bestimmte Veränderungen der Spinzustände induziert, heißt es Übergänge.

Anschließend können elektromagnetische Energie in den Mikrowellenbereich angewendet werden, und es ist möglich, ein bestimmtes Absorptionsspektrum zu erzeugen, genannt Elektronische Spin -Resonanz.

Dieses Spektrum ermöglicht es, Moleküle organischer Herkunft zu untersuchen, wie z.

Anorganische Proben können auch durch Übergangsmetallionen analysiert werden.

Magnetische Kühlung

Eine sehr interessante Anwendung bestimmter paramagnetischer Salze wie Magnesiumnitrat, Eisen-Ammoniumsulfat und Eisen-Potium-Sulfat liegt im Bereich niedriger Temperaturen.

Bei der Anwendung eines variablen externen Magnetfelds kann die Temperatur dieser Salze variieren, Phänomen als bekannt als Magnetokaler Effekt, zum ersten Mal Ende des 19. Jahrhunderts in metallischem Eisen beobachtet. Auf diese Weise können Temperaturen der Größenordnung von 0 erreicht werden.01 K.

Probe Datierung

In dieser Anwendung werden die Prinzipien der elektronischen paramagnetischen Resonanz verwendet, um die Materialien zu untersuchen, die ionisierender Strahlung ausgesetzt sind. Wenn ein Objekt ionisierende Strahlung erhält, die aus radioaktiven Mineralien der Erdkruste stammen kann, gibt es eine Spur, die aus elektrischen Ladungen besteht, die in den Defekten der kristallinen Struktur des Materials eingeschlossen sind.

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Dieser Fußabdruck heißt Paramagnetisches Zentrum Und es ist durch elektronische paramagnetische Resonanztechniken nachweisbar.

Es ist möglich, ein Dating anzubieten, der weiß, dass der Wert der elektrischen Ladungen in den paramagnetischen Zentren abhängt. Sowohl die Zeit, in der die Probe Radioaktivität und Dosis ausgesetzt war (Energie pro Masseeinheit).

Auf diese Weise können ältere Proben datiert werden, als die Radiocarbon -Methode beispielsweise Skelettzähne der quaternären Ära ermöglicht, die strahlungsempfindliche Mineralien enthalten.

Paramagnetische Sauerstoffsensoren

Sie werden verwendet, um die Sauerstoffmenge in einer Probe nachzuweisen, da Sauerstoff paramagnetisch ist, dh er wird vom Magnetfeld eines Magneten angezogen.

Der Sensor besteht aus einem Magneten, der als Quelle des Magnetfelds fungiert, zwei Kugeln voller Stickstoff (ein nicht paramagnetisches Material), das auf eine rotierende Stütze zwischen den Polen des Magneten und einem Spiegel in der Mitte des Trägers gelegt wird.

Ein Lichtstrahl wird vom Spiegel beeinflusst, der sich gegenüber photoelektrischen Zellen widerspiegelt. Sobald der Sauerstoff von den Magnetpolen angezogen wird, gibt es ein Drehmoment, das die Kugeln mit Stickstoff dreht.

Dank des Spiegel. Dieser Strom ist proportional zur Menge des vorhandenen Sauerstoffs und kann mit einem Amperemeter leicht gemessen werden.

Paramagnetische Farbe des Automobils

Diese Autofarbe bewirkt, dass das Auto dank eines speziellen Polymers, das ein paramagnetisches Eisenoxid enthält.

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Anhand eines elektrischen Stroms werden die paramagnetischen Partikel auf eine bestimmte Weise auf das Feld ausgerichtet, wodurch die Art und Weise beeinflusst.

Damit die Farbe das Auto ändern muss, muss natürlich eingeschaltet sein. Wenn der Motor ausgeschaltet ist, ist seine Grundfarbe normalerweise weiß.

Beispiele für paramagnetische Materialien

Die folgenden Materialien haben paramagnetisches Verhalten:

Sauerstoff (gasförmig und flüssig)

Flüssiger Sauerstoff haftet an Magnetpolen. Quelle: Jefferson Lab durch YouTube.

Sauerstoff ist bei Raumtemperatur und einer der Hauptbestandteile der Atmosphäre gasförmig. Eine einfache Erfahrung im Labor zeigt, dass sich der flüssige Sauerstoff, der zwischen den Polen eines Magneten gegossen wird.

Cupric Sulfat

Diese Verbindung hat landwirtschaftliche Anwendungen wie Fungizid, um Schädlinge zu beseitigen, die die Pflanzen und als Sake beeinflussen. Ein Magnet zieht leicht eine Probe dieser Verbindung an.

Aluminium

Aluminium ist ein leichtes, resistentes und wirtschaftliches Metall mit vielen Anwendungen. Es ist Teil von Fahrzeugen, Flugzeugen, Haushaltszentren und wird im Bau sehr verwendet. Eine Kugel aus Aluminiumfolie wird ebenfalls von einem Magneten angezogen.

Wasserstoff

Atomer Wasserstoff ist das einfachste und am häufigsten vorkommende Element im Universum und aufgrund des nettomagnetischen Moments seines einzigen Elektrons paramagnetisch.

Austenitischer Stahl

Einer der am häufigsten verwendeten Edelstähle ist der Austenitische Edelstahl (der Austenit, eine Eisen- und Kohlenstoffverbindung enthält) mit schwachen paramagnetischen Eigenschaften.

Verweise

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