Iga laps teab, et magnetid tõmbavad metalle ligi. Tihti riputasid nad ju külmkapi metalluksele magnetid või spetsiaalsele tahvlile magnetitega tähed. Kui aga kinnitad lusika magneti külge, siis külgetõmmet ei teki. Aga lusikas on ka metallist, miks siis nii juhtub? Nii et uurime välja, millised metallid ei ole magnetilised.
Teaduslik seisukoht
Selleks, et teha kindlaks, millised metallid ei ole magnetiseeritud, peate välja selgitama, kuidas kõik metallid üldiselt võivad seostuda magnetite ja magnetväljaga. Seoses rakendatava magnetväljaga jagunevad kõik ained diamagnetiteks, paramagnetiteks ja ferromagnetiteks.
Iga aatom koosneb positiivselt laetud tuumast ja negatiivselt laetud elektronidest. Nad liiguvad pidev alt, mis tekitab magnetvälja. Ühe aatomi elektronide magnetväljad võivad üksteist tugevdada või hävitada, olenev alt nende liikumissuunast. Lisaks saab neid hüvitadaolema:
- Magnetilised momendid, mis on põhjustatud elektronide liikumisest tuuma suhtes, on orbitaalsed.
- Magnetilised momendid, mis on põhjustatud elektronide pöörlemisest ümber oma telje – spin.
Kui kõik magnetmomendid on võrdsed nulliga, nimetatakse ainet diamagnetiteks. Kui ainult pöörlemismomente kompenseerida - paramagnetitele. Kui väljad ei ole kompenseeritud - ferromagnetitele.
Paramagnetid ja ferromagnetid
Mõelge juhtumile, kui igal aineaatomil on oma magnetväli. Need väljad on mitmesuunalised ja kompenseerivad üksteist. Kui sellise aine kõrvale asetada magnet, siis on väljad orienteeritud ühes suunas. Ainel on magnetväli, positiivne ja negatiivne poolus. Siis tõmbab aine magneti poole ja ennast saab magnetiseerida, see tähendab, et see tõmbab teisi metallesemeid. Nii saate näiteks terasest kirjaklambreid kodus magnetiseerida. Igal neist on negatiivne ja positiivne poolus ning magnetile on võimalik riputada isegi terve kett kirjaklambreid. Selliseid aineid nimetatakse paramagnetilisteks.
Ferromagnetid on väike rühm aineid, mis tõmbavad magneteid ligi ja magnetiseeruvad kergesti isegi nõrga välja korral.
Diamagnetid
Diamagnetites kompenseeritakse iga aatomi sees olevad magnetväljad. Sel juhul, kui aine viiakse magnetvälja, lisandub elektronide õigele liikumisele välja mõjul toimuv elektronide liikumine. See elektronide liikumine põhjustablisavool, mille magnetväli suunatakse vastu välist välja. Seetõttu tõrjub diamagnet nõrg alt lähedalasuvat magnetit.
Niisiis, kui läheneda küsimusele, millised metallid ei ole magnetilised teaduslikust vaatenurgast, on vastus diamagnetiline.
Paramagnetite ja diamagnetide jaotus Mendelejevi perioodilises elementide süsteemis
Lihtainete magnetilised omadused muutuvad perioodiliselt koos elemendi järjekorranumbri suurenemisega.
Ained, mida magnetid (diamagnetid) ei tõmba, paiknevad peamiselt lühikeste perioodide jooksul - 1, 2, 3. Millised metallid ei magnetiseeru? Need on liitium ja berüllium, samas kui naatrium, magneesium ja alumiinium on juba klassifitseeritud paramagnetilisteks.
Magnettide (paramagnetite) külge tõmbuvad ained paiknevad peamiselt Mendelejevi perioodilise süsteemi pikkadel perioodidel - 4, 5, 6, 7.
Samas on iga pika perioodi viimased 8 elementi samuti diamagnetid.
Lisaks on kolm elementi – süsinik, hapnik ja tina, mille magnetilised omadused on erinevate allotroopsete modifikatsioonide korral erinevad.
Lisaks on nimetatud veel 25 keemilist elementi, mille magnetilisi omadusi ei olnud võimalik kindlaks teha nende radioaktiivsuse ja kiire lagunemise või sünteesiraskuste tõttu.
Lantaniidide ja aktiniidide (kõik need on metallid) magnetilised omadused muutuvad korrapäratult. Nende hulgas on nii para- kui diamagneteid.
Nad toodavad spetsiaalseid magnetiliselt järjestatud aineid – kroomi, mangaani, rauda, koob altit, niklit,mille omadused muutuvad ebaregulaarselt.
Millised metallid ei ole magnetilised: list
Ferromagnetilisi ehk hästi magnetiseeritud metalle on looduses ainult 9. Need on raud, koob alt, nikkel, nende sulamid ja ühendid, samuti kuus lantaniidmetalli: gadoliinium, terbium, düsproosium, holmium, erbium ja toolium.
Metallid, mida tõmbavad ligi ainult väga tugevad magnetid (paramagnetid): alumiinium, vask, plaatina, uraan.
Kuna igapäevaelus pole nii suuri magneteid, mis paramagneti ligi tõmbaksid, ja lantaniidmetalle pole olemas, võib julgelt väita, et kõik metallid, välja arvatud raud, koob alt, nikkel ja nende sulamid, ei ole tõmbavad magnetid.
Niisiis, millised metallid ei ole magneti suhtes magnetilised:
- paramagnetid: alumiinium, plaatina, kroom, magneesium, volfram;
- diamagnetid: vask, kuld, hõbe, tsink, elavhõbe, kaadmium, tsirkoonium.
Üldiselt võib öelda, et mustmetallid tõmbavad magneti poole, värvilised mitte.
Kui me räägime sulamitest, siis rauasulamid on magnetilised. Nende hulka kuuluvad peamiselt teras ja malm. Väärismündid võivad samuti magneti külge tõmmata, kuna need ei ole valmistatud puhtast värvilisest metallist, vaid sulamist, mis võib sisaldada vähesel määral ferromagneti. Kuid puhtast värvilisest metallist ehteid magnet ei tõmba.
Millised metallid ei roosteta ega magnetiseeru? Need on tavalised toidukvaliteediga roostevabast terasest, kullast ja hõbedast esemed.
