Bármelyik gyerek tudja, hogy a fémeket vonzzák a mágnesek. Végül is gyakran akasztottak mágnest a hűtőszekrény fém ajtajára, vagy mágneses betűket egy speciális táblára. Ha azonban egy kanalat rögzítünk egy mágneshez, akkor nem lesz vonzó. De a kanál is fém, akkor miért történik ez? Tehát nézzük meg, mely fémek nem mágnesesek.
Tudományos nézőpont
Annak meghatározásához, hogy mely fémek nincsenek mágnesezve, meg kell találnia, hogy az összes fém általában hogyan viszonyulhat a mágnesekhez és a mágneses mezőhöz. Az alkalmazott mágneses térrel kapcsolatban minden anyag diamágnesekre, paramágnesekre és ferromágnesekre oszlik.
Minden atom egy pozitív töltésű atommagból és negatív töltésű elektronokból áll. Folyamatosan mozognak, ami mágneses mezőt hoz létre. Egy atom elektronjainak mágneses tere mozgásuk irányától függően erősítheti vagy tönkreteheti egymást. Ráadásul kompenzálhatóklegyen:
- Az elektronok atommaghoz viszonyított mozgása által okozott mágneses nyomatékok keringési irányúak.
- Az elektronok tengelyük körüli forgása által okozott mágneses nyomatékok - spin.
Ha minden mágneses momentum nulla, akkor az anyagot diamágnesnek nevezzük. Ha csak a forgási nyomatékokat kompenzáljuk - paramágnesekre. Ha a mezők nincsenek kompenzálva - ferromágnesekre.
Paramágnesek és ferromágnesek
Tekintsük azt az esetet, amikor az anyag minden atomjának saját mágneses tere van. Ezek a mezők többirányúak és kompenzálják egymást. Ha egy mágnest egy ilyen anyag mellé helyeznek, akkor a mezők egy irányba lesznek orientálva. Az anyagnak mágneses tere, pozitív és negatív pólusa lesz. Ekkor az anyag a mágneshez fog vonzódni, és maga is mágnesezhető, vagyis vonz más fémtárgyakat. Így például otthon is mágnesezhet acél gemkapcsokat. Mindegyiknek lesz egy negatív és egy pozitív pólusa, sőt akár egy egész gemkapocsláncot is fel lehet akasztani egy mágnesre. Az ilyen anyagokat paramágnesesnek nevezik.
A ferromágnesek olyan anyagok egy kis csoportja, amelyek vonzódnak a mágnesekhez, és még gyenge térben is könnyen mágneseződnek.
Diamágnesek
A diamágneseknél az egyes atomokon belüli mágneses mezők kompenzálva vannak. Ebben az esetben, amikor egy anyagot mágneses térbe vezetünk, az elektronok mozgása a tér hatására hozzáadódik az elektronok megfelelő mozgásához. Ez az elektronmozgás okozzakiegészítő áram, amelynek mágneses tere a külső tér ellen irányul. Ezért a diamágnes gyengén taszítja a közeli mágnest.
Tehát, ha tudományos szempontból közelítjük meg azt a kérdést, hogy mely fémek nem mágnesesek, a válasz diamágneses lesz.
Paramágnesek és diamágnesek megoszlása Mengyelejev periodikus elemrendszerében
Egyszerű anyagok mágneses tulajdonságai periodikusan változnak az elem sorszámának növekedésével.
Azok az anyagok, amelyek nem vonzódnak a mágnesekhez (diamágnesek), főleg rövid időn belül helyezkednek el - 1, 2, 3. Mely fémek nincsenek mágnesezve? Ezek a lítium és a berillium, míg a nátrium, a magnézium és az alumínium már paramágnesesnek minősül.
A mágnesekhez vonzó anyagok (paramágnesek) főleg a Mengyelejev-féle periodikus rendszer hosszú periódusaiban találhatók - 4, 5, 6, 7.
Azonban minden hosszú periódus utolsó 8 eleme is diamágneses.
Ezen kívül három elem – szén, oxigén és ón – van, amelyek mágneses tulajdonságai a különböző allotróp módosulásokhoz eltérőek.
Emellett további 25 kémiai elemet neveztek meg, amelyek mágneses tulajdonságait radioaktivitásuk és gyors bomlásuk vagy szintézis nehézségeik miatt nem lehetett megállapítani.
A lantanidok és aktinidák (mindegyik fém) mágneses tulajdonságai szabálytalanul változnak. Vannak köztük para- és diamágnesek is.
Különleges, mágnesesen rendezett anyagokat állítanak elő - krómot, mangánt, vasat, kob altot, nikkelt,amelyek tulajdonságai szabálytalanul változnak.
Mely fémek nem mágnesesek: lista
Ferromágneses, azaz jól mágnesezett fémből csak 9 van a természetben. Ezek a vas, kob alt, nikkel, ezek ötvözetei és vegyületei, valamint hat lantanid fém: gadolínium, terbium, diszprózium, holmium, erbium és tulium.
Fémek, amelyeket csak nagyon erős mágnesek (paramágnesek) vonzanak: alumínium, réz, platina, urán.
Mivel a mindennapi életben nincsenek olyan nagy mágnesek, amelyek vonzzák a paramágnest, és nincsenek lantanid fémek, nyugodtan kijelenthetjük, hogy a vas, a kob alt, a nikkel és ötvözeteik kivételével minden fém nem lesz vonzza a mágnes.
Tehát, mely fémek nem mágnesesek a mágnesre:
- paramágnesek: alumínium, platina, króm, magnézium, volfrám;
- diamágnesek: réz, arany, ezüst, cink, higany, kadmium, cirkónium.
Általában elmondhatjuk, hogy a vasfémeket vonzza a mágnes, a színesfémeket nem.
Ha az ötvözetekrõl beszélünk, a vasötvözetek mágnesesek. Ide tartozik elsősorban az acél és az öntöttvas. Az értékes érmék is vonzódhatnak a mágneshez, mivel nem tiszta színesfémből készülnek, hanem olyan ötvözetből, amely kis mennyiségben tartalmazhat ferromágnest. De a tiszta színesfémből készült ékszereket nem vonzza a mágnes.
Mely fémek nem rozsdásodnak vagy mágneseződnek? Ezek közönséges élelmiszer-minőségű rozsdamentes acél, arany és ezüst tárgyak.
