Paramagnetism

Vi förklarar vad paramagnetism är, dess egenskaper, applikationer och ger flera exempel

De permanenta magnetiska stunderna är slumpmässigt orienterade, men anpassar sig till det applicerade magnetfältet. Källa: Wikimedia Commons/F. Zapata.

Vad är paramagnetism?

han paramagnetism Det är attraktionen som vissa material upplever i närvaro av ett yttre magnetfält. Paramagnetiska ämnen lockas svagt av regionerna där detta fält är mer intensivt.

Parametismens ursprung är rörelsen av elektroner i atomen, eftersom alla rörliga elektriska laddningar uppför sig som en liten ström Spira och genererar sitt eget magnetfält.

Magnetismen hos elektron och atomen kännetecknas genom vektorstorleken Magnetiskt ögonblick. Atomerna i paramagnetiska material har netto magnetiska stunder, eftersom de har saknat elektroner, det vill säga ensamma elektroner i en orbital och vars magnetiska netto -moment inte upphävs av en annan.

Det här är vad som händer i aluminium, ett paramagnetiskt ämne vars 3P -orbital innehåller en enda elektron som ger atomen sitt nettogagnetiska ögonblick. Järn, å andra sidan, vars magnetiska svar är ännu mer intensivt, har 4 saknade elektroner på sin sista nivå.

Innan man applicerar det yttre fältet är ett material magnetiska ögonblick slumpmässigt orienterade och därmed är dess magnetisering, som är nettomagnetmomentet per enhetsvolym, ogiltig. Men när det yttre fältet appliceras tenderar de magnetiska stunderna att vara orienterade i samma riktning på fältet, även om atomernas termiska omrörning är emot, vilket förhindrar en fullständig justering.

När materialet tas bort från det yttre fältet eller detta försvinner återgår de magnetiska stunderna för ett paramagnetiskt ämne till det ursprungliga störningstillståndet. Men medan de förblir i linje, uppför sig ämnet som en svag magnet.

Egenskaper för paramagnetism

Paramagnetiska material kännetecknas av att presentera:

1.- Mer externt elektroniskt lager delvis fullt.

2.- Permanenta netto magnetiska stunder, på grund av närvaron av saknade elektroner, vars magnetiska ögonblick inte avbryts med en annan elektron.

Det kan tjäna dig: 13 exempel på Newtons andra lag i vardagen

3.- Magnetiska stunder orienterade slumpmässigt i frånvaro av ett yttre magnetfält.

4.- Nettogagnetisering i närvaro av ett externt fält, som försvinner så snart fältet undertrycks. Det händer att anpassning till det yttre fältet gynnar det minsta energitillståndet för elektroner.

5.- Positiv och liten magnetisk känslighet: Mellan 10⁻⁶ och 10⁻². Den magnetiska känsligheten är den dimensionslösa indikatorn för att enkla ämnet ska magnetisera i närvaro av ett externt fält.

6.- Minskning av magnetisering med temperatur. Faktum är att paramagnetiska material följer Curies lag:

Där χ är den magnetiska känsligheten är T är temperaturen i Kelvin och C en konstant av materialet.

Paramagnetismapplikationer

Elektronisk paramagnetisk resonans

Denna teknik detekterar paramagnetiska arter när man applicerar ett yttre magnetfält på molekylerna i ett paramagnetiskt fast ämne, på detta sätt induceras vissa förändringar i spinntillstånd, kallas övergångar.

Därefter tillämpar elektromagnetisk energi i mikrovågsintervallet är det möjligt att producera ett visst absorptionsspektrum, kallad Elektronisk snurrresonans.

Detta spektrum gör det möjligt att studera molekyler av organiskt ursprung, såsom fria radikaler från interaktionen mellan organiskt material och joniserande strålning, bland annat erbjudande värdefull information om skadorna som produceras av sådan strålning i biologiska vävnader.

Oorganiska prover kan också analyseras genom övergångsmetalljoner.

Magnetkylning

En mycket intressant applicering av vissa paramagnetiska salter, såsom magnesiumnitrat, järn-dammoniumsulfat och järnpotassiumsulfat, är i området med låga temperaturer.

Vid applicering av ett variabel extern magnetfält kan temperaturen på dessa salter variera, fenomen känt som Magnetokal effekt, observerades för första gången i slutet av 1800 -talet i metalliskt järn. På detta sätt kan temperaturer i ordningen 0 uppnås.01 K.

Provdatering

I denna applikation används principerna för elektronisk paramagnetisk resonans för att studera materialen som utsätts för joniserande strålning. När ett föremål tar emot joniserande strålning, som kan komma från radioaktiva mineraler i jordskorpan, finns det ett spår, bestående av elektriska laddningar som fångas i defekterna i materialets kristallina struktur.

Kan tjäna dig: medelhastighet

Detta fotavtryck kallas paramagnetisk centrum Och det kan detekteras genom elektroniska paramagnetiska resonansstekniker.

Det är möjligt att erbjuda en datering som vet att värdet av elektriska laddningar i de paramagnetiska centra beror på, både tiden då provet utsattes för radioaktivitet och dos (energi per mottagen enhetsmassa).

På detta sätt kan äldre prover dateras än radiokollmetoden tillåter till exempel skelettetänder från kvartära eran, som innehåller strålningskänsliga mineraler.

Paramagnetiska syresensorer

De används för att upptäcka mängden syre i ett prov, eftersom syre är paramagnetiskt, det vill säga det lockas till magnetfältet för en magnet.

Sensorn består av en magnet som fungerar som en källa till magnetfältet, två sfärer fulla av kväve (ett icke -paramagnetiskt material) placerat på ett roterande stöd mellan magnetens poler och en spegel i mitten av stödet.

En ljusstråle påverkas på spegeln, vilket återspeglas mot fotoelektriska celler. När syre lockas till magnetpolerna finns det ett vridmoment som roterar sfärerna med kväve.

Tack vare spegeln upptäcks denna rörelse av fotoelektriska celler, som omedelbart avger en signal mot ett system som genererar den elektriska strömmen som krävs för att motverka svängen. Denna ström är proportionell mot mängden närvarande syre och mäts enkelt med en ammeter.

Bilparamagnetisk färg

Denna bilfärg får bilen att ändra färg bara genom att trycka på en knapp, tack vare en speciell polymer som innehåller en paramagnetisk järnoxid.

Det kan tjäna dig: Norton Theorem: Beskrivning, applikationer, exempel och övningar

Tillämpning av en elektrisk ström är de paramagnetiska partiklarna i linje med fältet på ett visst sätt, vilket påverkar hur polymeren absorberar och återspeglar ljuset och ger färgförändringar.

För att färgen ska byta bil måste naturligtvis vara på. När motorn är avstängd är basfärgen vanligtvis vit.

Exempel på paramagnetiska material

Följande material har paramagnetiskt beteende:

Syre (gasformigt och vätska)

Flytande syre följer magnetstänger. Källa: Jefferson Lab genom YouTube.

Syre är gasformigt vid rumstemperatur och en av atmosfärens huvudkomponenter. En enkel upplevelse i laboratoriet visar att det flytande syre som hälls mellan polerna hos en magnet ackumuleras i dessa.

Kuprisk sulfat

Denna förening har jordbruksapplikationer, såsom fungicid, för att eliminera skadedjur som påverkar grödor och som en skull. En magnet lockar lätt ett prov av denna förening.

Aluminium

Aluminium är en lätt, resistent och ekonomisk metall med många applikationer. Det är en del av fordon, flygplan, hushållsredskap och används mycket i byggandet. En boll gjord av aluminiumfolie lockas också till en magnet.

Väte

Atomiskt väte är det enklaste och vanligaste elementet i universum och är paramagnetiskt på grund av nettomagnetiska ögonblicket för dess enda elektron.

Austenitisk stål

Ett av de mest använda rostfria stålen är austenitiskt rostfritt stål (som innehåller austenit, en järn- och kolförening), med svaga paramagnetiska egenskaper.

Referenser

1. Elektromedicinanteckningar. Sensorer: Paramagnetisk syreanalys. Återhämtat sig från: Pardell.är.
2. Cenam. Magnetisk känslighetsmätning. Återhämtat sig från: cenam.mx.
3. Material Science Fundamentals Course. Återhämtat sig från: UPV.är.
4. Jefferson Lab. Flytande kväve vs. Flytande syre: magnetism. Återhämtat sig från: YouTube.com.
5. Magnetiska egenskaper. Återhämtat sig från: e-kutik.Katedu.är.
6. Requena, a. Vetenskap och teknik i antikvitet: Elektronisk spin paleodood. Återhämtad från: um.är.
7. Tormetal. Magnetism och rostfritt stål. Återhämtat sig från: tormetal.com.
8. Smith, W. 1998. Grundläggande materialtekniska. McGraw Hill.