Je weet al dat als je een magneet bij een ijzeren spijker brengt, de nagel een aantrekkingskracht op de magneet zal krijgen. Niet alle metalen gedragen zich echter op dezelfde manier. Sommige metalen zijn wat wetenschappers ferromagnetisch noemen, wat betekent dat ze permanent worden gemagnetiseerd door een magneet. Anderen zijn paramagnetisch, wat betekent dat ze slechts tijdelijk zijn gemagnetiseerd, en weer anderen zijn diamagnetisch, wat betekent dat ze een zwakke afstoting van een magnetisch veld ervaren.

Spin

Elektronen hebben een eigenschap die spin wordt genoemd. een beetje zoals een impulsmoment (bijvoorbeeld een bal die rond zijn as draait), hoewel het belangrijk is om deze analogie niet te ver te nemen, aangezien elektronspin uiteindelijk heel anders is dan de soort draaiende beweging die je kent in het dagelijks leven, zoals een roterende bovenkant. Een elektron kan een draai hebben van +1/2 of -1/2. Bijgevolg werken elektronen een beetje als kleine magneten. Als twee elektronen in een orbitaal worden gepaard, heffen de magnetische velden die ze produceren elkaar op en heeft het atoom geen netto magnetisch veld.

Domeinen

In ferromagnetische materialen zoals ijzer hebben atomen netto magnetische velden en zijn gegroepeerd met andere atomen in een kleine subeenheid die een domein wordt genoemd. Een domein kan op zijn beurt in willekeurige richting worden uitgelijnd of in dezelfde richting worden uitgelijnd, samen met al zijn buren. Gewoonlijk zijn de magnetische velden niet uitgelijnd, en dus heeft een stuk ijzermetaal op zichzelf geen netto magnetisch veld; de willekeurig uitgelijnde magnetische velden van individuele atomen heffen elkaar op. Wanneer een extern magnetisch veld wordt toegepast, komen de atomen er echter mee in lijn, dus wordt het object gemagnetiseerd.

Diamagnetische materialen

In een diamagnetisch veld heeft elk atoom gepaarde elektronen, dus allemaal de magnetische velden gecreëerd door individuele elektronen annuleren. Wanneer je een diamagnetisch voorwerp in de buurt van een magneet brengt, maak je minuscule stroomlussen in de atomen van het materiaal, net zoals miniatuurlussen van draad. In overeenstemming met een natuurkundige wet genaamd Lenz's Law, lopen de stromen die je creëert in een zodanige richting dat ze een magnetisch veld produceren dat tegenovergesteld is aan degene die je hebt toegepast.

Effecten

Niet alleen een diamagnetisch effect metaal zoals koper ervaart geen aantrekkingskracht voor een magneet, het ervaart eigenlijk afstoting. Deze afstoting is erg zwak, dus tenzij het magnetisch veld erg sterk is, zul je het niet zien. Niettemin komt dit effect voort uit de structuur van het metaal op atomair niveau. Koper heeft alle gepaarde elektronen in de zogenaamde d-orbitalen, dus de atomen in koper hebben geen netto magnetische momenten. Diamagnetisme komt veel vaker voor onder de elementen van het periodiek systeem dan ferromagnetisme of paramagnetisme