Paramagnetism

Alinierea dipolilor magnetici individuali în prezența unui câmp magnetic intens.

Paramagnetismul este o formă de magnetism pe care unele materiale o prezintă numai în prezența câmpurilor magnetice și se manifestă printr-o magnetizare având aceeași direcție și direcție ca cea asociată cu câmpul extern aplicat materialului paramagnetic în sine.

Materialele paramagnetice sunt caracterizate la nivel atomic de dipoli magnetici care se aliniază cu câmpul magnetic aplicat, fiind slab atrași de acesta.

Descriere

În special, paramagnetismul este observat în acele materiale ale căror molecule au propriul moment dipol magnetic , de aceea există un efect în principal datorită polarizării magnetice pentru orientare și precesiei Larmor neglijabile, cum ar fi aerul și aluminiul . În cazul aerului, efectul paramagnetic este suportat de molecula de oxigen care are dublete de electroni nepereche în orbitalii externi responsabili de efect. Din acest motiv, este posibil să se găsească oxigen chiar și în adâncurile pământului (peșteri pe verticală foarte lungi) și dizolvat în apa mării chiar și peste 5000 de metri.

Spre deosebire de materialele feromagnetice (care sunt și ele atrase de câmpurile magnetice), materialele paramagnetice nu rețin magnetizarea în absența unui câmp extern aplicat.

Relația care leagă vectorii ${\vec {M}}$ ${\ displaystyle {\ vec {M}}}$ ${\ vec M}$ Și ${\vec {H}}$ ${\ displaystyle {\ vec {H}}}$ ${\ vec H}$ este liniar:

{\vec {M}}=\chi _{m}{\vec {H}}

{\ displaystyle {\ vec {M}} = \ chi _ {m} {\ vec {H}}}

{\ vec M} = \ chi _ {m} {\ vec H}

unde este ${\vec {M}}$ ${\ displaystyle {\ vec {M}}}$ ${\ vec M}$ este magnetizarea materialului, ${\vec {H}}$ ${\ displaystyle {\ vec {H}}}$ ${\ vec H}$ este câmpul magnetic care investește materialul e $\chi _{m}$ ${\ displaystyle \ chi _ {m}}$ $\ chi _ {m}$ este susceptibilitatea magnetică care pentru materialele paramagnetice este un număr pozitiv pur ^[1] invers proporțional cu temperatura. Celelalte relații sunt:

{\vec {H}}={\frac {{\vec {B}}-\mu _{0}{\vec {M}}}{\mu _{0}}}

{\ displaystyle {\ vec {H}} = {\ frac {{\ vec {B}} - \ mu _ {0} {\ vec {M}}} {\ mu _ {0}}}}

{\ vec H} = {\ frac {{\ vec B} - \ mu _ {0} {\ vec M}} {\ mu _ {0}}}

{\vec {B}}=\mu _{0}{\vec {H}}(1+\chi _{m})=\mu {\vec {H}}

{\ displaystyle {\ vec {B}} = \ mu _ {0} {\ vec {H}} (1+ \ chi _ {m}) = \ mu {\ vec {H}}}

{\ vec B} = \ mu _ {0} {\ vec H} (1+ \ chi _ {m}) = \ mu {\ vec H}

unde este $\mu =\mu _{0}(1+\chi _{m})=\mu _{0}\mu _{r}$ ${\ displaystyle \ mu = \ mu _ {0} (1+ \ chi _ {m}) = \ mu _ {0} \ mu _ {r}}$ $\ mu = \ mu _ {0} (1+ \ chi _ {m}) = \ mu _ {0} \ mu _ {r}$ este permeabilitatea magnetică absolută e $\mu _{r}=1+\chi _{m}$ ${\ displaystyle \ mu _ {r} = 1 + \ chi _ {m}}$ $\ mu _ {r} = 1 + \ chi _ {m}$ permeabilitatea magnetică relativă la material.

Exemple de substanțe paramagnetice

Exemple de compuși paramagnetici

Mulți ioni metalici au proprietăți paramagnetice, chiar și unii care nu aparțin metalului corespunzător cu aceeași proprietate. Printre aceștia se numără ionii de mangan bi- și tetra-valenți (Mn ²⁺ / Mn ⁴⁺ ), ionul de crom trivalent (Cr ³⁺ ), ionul de nichel divalent (Ni ²⁺ ) și toți ionii trivalenți ai pământurilor rare ( cum ar fi neodimul, gadoliniu, terbiul, disproziul, holmiul, europiul și tuliul).

Multe complexe de coordonare sunt, de asemenea, dotate cu această proprietate. Câteva exemple sunt:

hexafluorură de nichel (NiF ₆ ) ^2-
hexafluorură de crom (CrF ₆ ) ^4-
tetraclorură de fier (FeCl ₄ ) ^2-
hexafluorură de cobalt (CoF ₆ ) ^3-
octafluorură de tantal (TaF ₈ ) ^3-
octacianidă de molibden (Mo (CN) ₈ ) ^4-

Sulfurile metalice, cum ar fi monosulfura și octasulfura de vanadiu (VS și V7S8), trisulfura de titan (Ti ₂ S ₃ ) și disulfura de molibden (MoS ₂ ) posedă, de asemenea, proprietăți asemănătoare metalelor și sunt paramagnetice. Printre aliajele metalice, cu excepția celor care conțin fier, nichel și cobalt, se numără azotura de tantal (TaN), telurura de vanadiu (V ₄ Te ₅ ) și arsenura de nichel coordonată cu iodură de cadmiu (NiAs / CdI ₂ ) care sunt paramagnetice. În cele din urmă, oțelul inoxidabil austenitic are și caracteristici paramagnetice.

Notă

^(RO) IUPAC Gold Book, "paramagnetic" Depus la 16 martie 2012 în Internet Archive .

Bibliografie

Corrado Mencuccini, Vittorio Silvestrini, Physics II , Naples, Liguori Editore, 2010, ISBN 978-88-207-1633-2 .
( EN ) John D Jackson, Electrodynamics Classical , Ediția a III-a, Wiley, 1999, ISBN 0-471-30932-X .
(EN) Griffiths, David J., Introducere în electrodinamică (ediția a treia), Prentice Hall, 1998, ISBN 0-13-805326-X .