反磁性体、常磁性体、および強磁性体は、磁性材料の 3 つの主なタイプです。これらの用語は、反磁性、常磁性、および強磁性を表しています。さまざまなタイプの磁気は、材料が外部磁場に反応する方法を指します。ここでは、これら 3 種類の磁気、それぞれの例、およびそれらの見分け方について説明します。
磁気の種類に影響する要因
複数の要因によって、材料が反磁性、常磁性、強磁性のいずれであるかが決まります。ただし、磁気特性の 3 つの主な起源は次のとおりです。
- 電子スピン
- 電子の動き
- 外部磁場による電子運動の変化
各電子は電荷を持っています。移動する電荷には関連する磁場があります。電子は常に動いているので、磁場を持っています。ほとんどの場合、電子はペアで発生し、ペアの一方の電子は他方に対して反対のスピンを持っています。対になった電子の磁場は互いに打ち消し合い、正味の磁場は残りません。不対電子がある場合、物質は外部磁場に反応する正味の磁場を持ちます。
反磁性体、常磁性体、強磁性体
反磁性、常磁性、および強磁性は、材料に見られる 3 つの主な種類の磁性です。他のタイプには、反強磁性、フェリ磁性、超常磁性、およびメタ磁性が含まれます。ただし、3 つの主なタイプを理解することは、概念の良い導入になります。
反磁性
すべて 材料は反磁性を示します。これは、適用された磁場に弱く対抗するか、磁石を反発する傾向です。ただし、他のプロセスが反磁性を克服できるため、すべての材料が反磁性であるとは限りません。反磁性体には不対電子はありません。反磁性材料は、外部磁場が除去されると磁気特性を保持しません。つまり、永久磁石の影響はありません。磁場を反発するため、反磁性物質は磁場上で浮揚します。
ペアの電子が互いに打ち消し合う場合、なぜ反磁性材料が磁石の影響を受けないのではなく、磁石を反発するのか不思議に思うかもしれません.答えは、磁石が電子に影響を与えるということです。外部磁場は、磁場の反対側に整列した軌道磁気モーメントを増加させ、磁場に平行に整列した軌道磁気モーメントを減少させます。全体的な効果は、適用された磁場と反対方向の小さな磁気モーメントです。
周期表のほとんどの元素は、金属と非金属を含めて反磁性です。反磁性材料の例には、水素、ヘリウム、炭素、銅、銀、および金が含まれます。また、電流ループが磁力線に対抗するため、変化する磁場が存在する場合、導体は強く反磁性になります。また、超伝導体には電流ループの形成に対する抵抗がないため、完全な反磁性材料になります。
常磁性
常磁性体と強磁性体には不対電子が存在するため、不対電子のより強力な効果が反磁性を克服します。
常磁性体は、不対電子と外部磁場の作用による電子経路の配置の変化により、磁石に弱く引き付けられます。電子軌道は互いに打ち消し合わない電流ループを形成するため、磁気モーメントに寄与します。常磁性の強さは、外部磁場の強さに比例します。磁力は永久ではありません。常磁性体は、磁石を取り除くと磁気特性を失います。
常磁性体の例には、リチウム、酸素、ナトリウム、マグネシウム、モリブデン、アルミニウム、プラチナ、ウランなどがあります。
強磁性
強磁性体は外部磁場に強く引き付けられ、磁石を取り除いた後も磁気特性を保持します。不対電子は原子に正味の磁気モーメントを与えますが、磁区のために引力は強力です。磁化されていないとき、ドメインはランダムな方向を向いていますが、外部磁場によって多くの磁気モーメントが互いに平行に整列します。
強磁性材料の例には、鉄、ニッケル、およびコバルトが含まれます。それらの合金は、鋼を含む強磁性体でもあります。
磁性および非磁性金属
反磁性金属と常磁性金属は本質的に非磁性です。強磁性金属は磁性体です。
常磁性と反磁性 – 見分ける方法
元素の電子配置を調べると、それが常磁性か反磁性かを予測できます。反磁性原子では、すべての電子サブシェルがスピン対電子で完全です。常磁性原子では、サブシェルは電子で不完全に満たされています。
たとえば、ベリリウム (反磁性体) とリチウム (常磁性体) の電子配置は次のとおりです。
- Be:1s2s サブシェルが満たされている
- Li:1s2s サブシェルが満たされていません
同じ原則が化合物にも当てはまります。不対電子を持つ化合物は常磁性であり、不対電子を持たない化合物は反磁性です。アンモニア (NH3) は、反磁性化合物の例です。配位複合体 [Fe(edta)3] )] は常磁性化合物の例です。
| 常磁性 | 反磁性 |
|---|---|
| 外部磁場に弱く引き付けられる | 外部電磁界から弱く反発 |
| 高温で反磁性になる | 磁気は温度の影響を受けません |
| 相対透磁率> 1 | 相対透磁率 <1 |
| 不対電子を含む | 対電子のみを含む |
| 正の磁化率 | 負の磁化率 |
| 浮揚しない | 静的磁気浮上 |
| 例は、酸素分子、窒素原子、リチウムです | 例は、銅、窒素ガス、水、金です |
| ドープ半導体は常磁性です | 純粋な半導体は反磁性 |
参考文献
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