Γιατί τα μεταβατικά μέταλλα έχουν μαγνητικές ιδιότητες;
1. Ηλεκτρονική διαμόρφωση:
* Τα μεταβατικά μέταλλα έχουν συμπληρώσει μερικώς D τροχιακά. Αυτό σημαίνει ότι έχουν ένα ή περισσότερα μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια στα τροχιακά τους.
* Αυτά τα μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια έχουν μια μαγνητική στιγμή, ενεργώντας σαν μικροσκοπικά μαγνήτες.
2. Μαγνητισμός:
* ParamagNetism: Τα υλικά με μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια είναι παραμαγνητικά. Είναι ασθενώς ελκυσμένα σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι μαγνητικές στιγμές των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων ευθυγραμμίζονται με το εξωτερικό πεδίο.
* σιδηρομαγνητισμός: Μερικά μετάλλια μετάβασης, όπως το σίδηρο, το κοβάλτιο και το νικέλιο, παρουσιάζουν μια ισχυρότερη μορφή μαγνητισμού που ονομάζεται σιδηρομαγνητισμός. Αυτό προκύπτει από μια ειδική ευθυγράμμιση των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων τους. Στα σιδηρομαγνητικά υλικά, οι μαγνητικές στιγμές των γειτονικών ατόμων ευθυγραμμίζονται παράλληλα μεταξύ τους, δημιουργώντας ένα ισχυρό, μόνιμο μαγνητικό πεδίο.
3. Παράγοντες που επηρεάζουν τις μαγνητικές ιδιότητες:
* Αριθμός μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων: Περισσότερα μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια οδηγούν γενικά σε ισχυρότερες μαγνητικές ιδιότητες.
* Κρυσταλλική δομή: Τα άτομα με τον τρόπο διαρρύθμισης της στερεάς κατάστασης (κρυσταλλική δομή) επηρεάζουν πόσο έντονα αλληλεπιδρούν μαγνητικές στιγμές.
* Θερμοκρασία: Οι μαγνητικές ιδιότητες μπορούν να επηρεαστούν από τη θερμοκρασία. Σε υψηλές θερμοκρασίες, η θερμική ενέργεια μπορεί να διαταράξει την ευθυγράμμιση των μαγνητικών στιγμών.
Παραδείγματα:
* IRON (FE): Ο σίδηρος είναι σιδηρομαγνητικός, που σημαίνει ότι μπορεί να μαγνητοποιηθεί μόνιμα. Αυτό οφείλεται στην ισχυρή ευθυγράμμιση των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων της στα τροχιακά D.
* Χαλκός (Cu): Ο χαλκός έχει μόνο ένα μη ζευγαρωμένο ηλεκτρόνιο στο drbital του και επομένως είναι παραμαγνητικό. Παρουσιάζει μια ασθενέστερη έλξη στα μαγνητικά πεδία σε σύγκριση με το σίδερο.
Συνοπτικά:
Τα μεταβατικά μέταλλα έχουν μαγνητικές ιδιότητες λόγω των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων στα τροχιακά τους. Ο αριθμός των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων, της κρυσταλλικής δομής και της θερμοκρασίας επηρεάζει όλα τη δύναμη και τον τύπο του μαγνητισμού που παρατηρήθηκε.
