Les matériaux peuvent être classés comme ferromagnétiques, paramagnétiques ou diamagnétique en fonction de leur réponse à un champ magnétique externe.
Le ferromagnétisme est un effet important, souvent supérieur à celui du champ magnétique appliqué, qui persiste même en l'absence de champ magnétique appliqué. Le diamagnétisme est une propriété qui s'oppose à un champ magnétique appliqué, mais il est très faible.
Le paramagnétisme est plus fort que le diamagnétisme mais plus faible que le ferromagnétisme. Contrairement au ferromagnétisme, le paramagnétisme ne persiste pas une fois que le champ magnétique externe est supprimé car le mouvement thermique randomise lespin électronique orientations.
La force du paramagnétisme est proportionnelle à la force du champ magnétique appliqué. Le paramagnétisme se produit parce que les orbites électroniques se forment courant boucles qui produisent un champ magnétique et contribuent à un moment magnétique. Dans les matériaux paramagnétiques, les moments magnétiques des électrons ne s'annulent pas complètement.
Comment fonctionne le diamagnétisme
Tout les matériaux sont diamagnétiques. Le diamagnétisme se produit lorsque orbital le mouvement des électrons forme de minuscules boucles de courant, qui produisent des champs magnétiques. Lorsqu'un champ magnétique externe est appliqué, les boucles de courant s'alignent et s'opposent au champ magnétique. C'est une variation atomique de la loi de Lenz, qui déclare que les champs magnétiques induits s'opposent au changement qui les a formés.
Si les atomes ont un moment magnétique net, le paramagnétisme résultant submerge le diamagnétisme. Le diamagnétisme est également dépassé lorsque l'ordre à longue distance des moments magnétiques atomiques produit du ferromagnétisme.
Les matériaux paramagnétiques sont donc aussi diamagnétiques, mais parce que le paramagnétisme est plus fort, c'est ainsi qu'ils sont classés.
Il convient de noter que tout conducteur présente un fort diamagnétisme en présence d'un champ magnétique changeant, car les courants en circulation s'opposeront aux lignes de champ magnétique. De plus, tout supraconducteur est un diamagnet parfait car il n'y a pas de résistance à la formation de boucles de courant.
Vous pouvez déterminer si l'effet net dans un échantillon est diamagnétique ou paramagnétique en examinant la configuration électronique de chaque élément. Si les sous-couches d'électrons sont complètement remplies d'électrons, le matériau sera diamagnétique car les champs magnétiques s'annulent. Si les sous-couches d'électrons ne sont pas complètement remplies, il y aura un moment magnétique et le matériau sera paramagnétique.
Exemple paramagnétique vs diamagnétique
Lequel des éléments suivants devrait être paramagnétique? Diamagnétique?
- Il
- Être
- Li
- N
Solution
Tous les électrons sont appariés en spin dans des éléments diamagnétiques, de sorte que leurs sous-coquilles sont terminées, ce qui les empêche d'être affectés par les champs magnétiques. Paramagnétique les éléments sont fortement affectés par les champs magnétiques car leurs sous-coques ne sont pas complètement remplies d'électrons.
Pour déterminer si les éléments sont paramagnétiques ou diamagnétiques, écrivez le électron configuration pour chaque élément.
- Il: 1s2 sous-coque est remplie
- Être: 1s22s2 sous-coque est remplie
- Li: 1s22s1 le sous-shell n'est pas rempli
- N: 1s22s22p3 le sous-shell n'est pas rempli
Répondre
- Li et N sont paramagnétiques.
- Lui et Be sont diamagnétiques.
La même situation s'applique aux composés qu'aux éléments. S'il y a des électrons non appariés, ils provoqueront une attraction vers un champ magnétique appliqué (paramagnétique). S'il n'y a pas d'électrons non appariés, il n'y aura pas d'attraction vers un champ magnétique appliqué (diamagnétique).
Un exemple de composé paramagnétique serait la coordination complexe [Fe (edta)3]2-. Un exemple d'un composé diamagnétique serait NH3.