science >> Wetenschap >  >> Fysica

Welke soorten metaal worden aangetrokken door magneten?

Magnetisme verbaast iedereen wanneer ze het voor het eerst tegenkomen. Magneten trekken sommige objecten aan als bij toverslag, maar alleen specifieke materialen reageren op een magneet. Inzicht in welke materialen reageren en welke niet is vrij eenvoudig, maar het hangt af van een begrip van hoe magneten in het algemeen werken. Hoewel de meeste mensen weten dat metalen worden aangetrokken door magneten, zijn in werkelijkheid "ferromagnetische" metalen zoals ijzer de belangrijkste metalen die ertoe worden aangetrokken, hoewel paramagnetische en ferrimagnetische (met een "i", geen "o") metalen wel ook een zwakke aantrekkingskracht op magneten.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

IJzer, kobalt en nikkel, evenals legeringen die uit deze ferromagnetische metalen zijn samengesteld, zijn sterk aangetrokken tot magneten. Andere ferromagnetische metalen zijn gadolinium, neodymium en samarium.

Paramagnetische metalen worden zwak aangetrokken door magneten en omvatten platina, wolfraam, aluminium en magnesium.

Ferrimagnetische metalen zoals magnetiet worden ook aangetrokken door magneten, terwijl diamagnetische metalen zoals zilver en koper erdoor worden afgestoten.
Hoe magnetisme werkt

Magnetisme begrijpen is essentieel als u wilt weten waarom sommige metalen aangetrokken worden door magneten en andere niet. De beweging van elektronen in een atoom produceert een klein magnetisch veld, maar gewoonlijk wordt dit veld opgeheven door de beweging van andere elektronen en hun tegengestelde magnetische velden. In sommige materialen echter, wanneer u een magnetisch veld toepast, worden de spins van naburige elektronen op elkaar afgestemd, wat een netto veld over het hele materiaal produceert. Kortom, in plaats van elkaars velden te annuleren, komen de elektronen in deze materialen samen en vormen een sterker veld. In sommige materialen verdwijnt deze uitlijning wanneer het veld wordt verwijderd, maar in andere blijft dit zelfs nadat het veld is verwijderd.

Magneten hebben positieve en negatieve polen (of noord- en zuidpolen), en zoals de meeste mensen weten dat bijpassende polen elkaar afstoten, terwijl tegengestelde polen elkaar aantrekken.
Ferromagnetische metalen en legeringen

Ferromagnetische materialen worden aangetrokken door magneten omdat hun elektronen draaien en de resulterende "magnetische momenten" gemakkelijk uitlijnen en behouden die uitlijning zelfs zonder een extern magnetisch veld. Ferromagnetische materialen zoals ijzer, nikkel en kobalt worden daarom aangetrokken door magneten, evenals zeldzame aardmetalen zoals gadolinium, neodymium en samarium.

Legeringen gemaakt van deze materialen worden ook aangetrokken door magneten, dus roestvrij staal met aanzienlijke hoeveelheden ijzer in (in tegenstelling tot bijvoorbeeld chroom) worden aangetrokken door magneten. Andere ferromagnetische legeringen zijn awaruite (nikkel en ijzer), wairauite (kobalt en ijzer), alnico (kobalt, ijzer, nikkel, aluminium, titanium en koper) en chromindur (chroom, kobalt en ijzer). In wezen is elke legering die is samengesteld uit ferromagnetische materialen ook magnetisch.
Paramagnetische metalen en magnetisme

Paramagnetische metalen hebben een zwakkere aantrekkingskracht op magneten dan ferromagnetische metalen en behouden hun magnetische eigenschappen niet bij afwezigheid van een magnetisch veld. Paramagnetische metalen zijn platina, aluminium, wolfraam, molybdeen, tantaal, cesium, lithium, magnesium, natrium en uranium.
Ferrimagnetische metalen en magnetisme

Sommige materialen worden geclassificeerd als ferrimagnetisch. Dit gebeurt wanneer een ionische verbinding twee roosters van materiaal heeft met tegengestelde magnetische momenten, maar de twee zijn niet volledig in balans, wat leidt tot een netto magnetisatie. Magnetiet biedt een voorbeeld van dit type magnetisme, en het werd oorspronkelijk beschouwd als een ferromagnetisch materiaal vanwege de overeenkomsten tussen deze twee soorten magnetisme. Veel ferrimagnetische materialen zijn echter keramiek in plaats van metalen.
Diamagnetische metalen en magnetisme

Diamagnetische metalen worden eigenlijk afgestoten door magneten in plaats van aangetrokken, en meestal zwak. Materialen worden geclassificeerd als diamagnetisch wanneer hun magnetische momenten in tegenstelling tot het toegepaste veld werken in plaats van het te verbeteren. Deze materialen omvatten zilver, lood, kwik en koper