Hvordan finne ut om et element er paramagnetisk eller diamagnetisk

En diamagnetisk sløyfe.

MARK GARLICK / Getty Images

Materialer kan klassifiseres som ferromagnetiske, paramagnetiske eller diamagnetisk basert på deres respons på et eksternt magnetfelt.

Ferromagnetisme er en stor effekt, ofte større enn det påførte magnetfeltet, som vedvarer selv i fravær av et påført magnetfelt. Diamagnetisme er en egenskap som motsetter seg et påført magnetfelt, men den er veldig svak.

Paramagnetisme er sterkere enn diamagnetisme, men svakere enn ferromagnetisme. I motsetning til ferromagnetisme, vedvarer ikke paramagnetisme når det eksterne magnetfeltet er fjernet fordi termisk bevegelse randomiserer elektronspinn orienteringer.

Styrken til paramagnetisme er proporsjonal med styrken til det påførte magnetfeltet. Paramagnetisme oppstår fordi elektronbaner dannes strøm løkker som produserer et magnetfelt og bidrar med et magnetisk moment. I paramagnetiske materialer kansellerer ikke de magnetiske momentene til elektronene hverandre fullstendig.

Hvordan diamagnetisme fungerer

Alle materialer er diamagnetiske. Diamagnetisme oppstår når orbital elektronbevegelse danner små strømsløyfer, som produserer magnetiske felt. Når et eksternt magnetfelt påføres, vil strømsløyfene justere og motsette magnetfeltet. Det er en atomvariasjon av Lenzs lov, som sier at induserte magnetiske felt motsetter seg endringen som dannet dem.

Hvis atomene har et netto magnetisk moment, overvelder den resulterende paramagnetismen diamagnetismen. Diamagnetisme er også overveldet når lang rekkevidde bestilling av atomiske magnetiske momenter produserer ferromagnetisme.

Så paramagnetiske materialer er også diamagnetiske, men fordi paramagnetisme er sterkere, er det slik de klassifiseres.

Det er verdt å merke seg, enhver leder viser sterk diamagnetisme i nærvær av et skiftende magnetfelt fordi sirkulerende strømmer vil motsette magnetfeltlinjer. Dessuten er enhver superleder en perfekt diamagnet fordi det ikke er motstand mot dannelsen av strømsløyfer.

Du kan bestemme om nettoeffekten i en prøve er diamagnetisk eller paramagnetisk ved å undersøke elektronkonfigurasjonen til hvert element. Hvis elektronunderskallene er helt fylt med elektroner, vil materialet være diamagnetisk fordi magnetfeltene kansellerer hverandre. Hvis elektronunderskallene er ufullstendig fylt, vil det oppstå et magnetisk moment og materialet vil være paramagnetisk.

Paramagnetisk vs diamagnetisk eksempel

Hvilke av de følgende elementene kan forventes å være paramagnetiske? Diamagnetisk?

• Han
• Være
• At
• N

Løsning

Alle elektronene er spinn-paret i diamagnetiske elementer slik at deres underskall er fullført, noe som får dem til å være upåvirket av magnetiske felt. Paramagnetisk elementer er sterkt påvirket av magnetiske felt fordi deres underskall ikke er helt fylt med elektroner.

For å finne ut om elementene er paramagnetiske eller diamagnetiske, skriv ut elektron konfigurasjon for hvert element.

• Han: 1s^tosubshell er fylt
• Vær: 1s^to2s^tosubshell er fylt
• Li: 1s^to2s¹subshell er ikke fylt
• N: 1s^to2s^to2p³subshell er ikke fylt

Svar

• Li og N er paramagnetiske.
• Han og Be er diamagnetiske.

Den samme situasjonen gjelder for forbindelser som for grunnstoffer. Hvis det er uparrede elektroner, vil de forårsake en tiltrekning til et påført magnetfelt (paramagnetisk). Hvis det ikke er noen uparrede elektroner, vil det ikke være noen tiltrekning til et påført magnetfelt (diamagnetisk).

Et eksempel på en paramagnetisk forbindelse vil være koordinasjonenkompleks[Eventyr₃]^to-. Et eksempel på en diamagnetisk forbindelse vil være NH₃.