Магнитен ли е волфрамът? Изненадващият научен отговор

Волфрамът е уникален метал, който се цени заради качества като свръхвисока температура на топене и твърдост. Но един от въпросите, които често ми задават, е: Волфрамът е магнитен?

Оказва се, че отговорът е по-сложен от едно просто "да" или "не" - магнитните свойства на волфрама зависят от фактори като чистотата и производствения процес.

За да разберем наистина връзката на волфрама с магнетизма, първо трябва да разгледаме основите на самия магнетизъм. Също така ще изследваме фините магнитни характеристики на чистия волфрам. Оттук нататък, като професионалист производител на неодимови магнити, ще изследваме сплавите и съединенията на волфрама, за да разгадаем тайната на магнитните свойства на този изключителен метал.

Да се потопим!

Природата на магнетизма

За да разберем дали волфрамът е магнитен, първо трябва да разберем защо някои материали се привличат от магнити, докато други не се влияят от тях.

Магнетизмът се дължи на микроскопичните магнитни диполи на атомите, които се пораждат от въртенето и орбиталното движение на електроните.

Тези атомни диполи са склонни да се подреждат в магнитни полета, като по този начин създават общо магнитно поведение. В зависимост от това колко силен и постоянен е този индуциран магнетизъм, материалите се групират в категории:

• Феромагнитен - проявява силен, постоянен магнетизъм дори без външно поле (напр. желязо, никел, кобалт)
• Парамагнетичен - Слабо привлича магнитните полета, но не запазва магнетизма си (напр. алуминий, волфрам)
• Диамагнитен - Отблъскване от магнитни полета със слаб индуциран магнитен момент (напр. мед, злато)

Вариациите се дължат на разликите в електронната конфигурация и на това колко лесно се подреждат диполите в атомната структура.

Сега нека анализираме самия волфрам и да видим защо присъщият му магнетизъм е толкова минимален.

Дали чистият волфрам е магнитен?

Не, волфрамът не е магнитен в чистата си форма. Макар че проявява лек парамагнетизъм, дължащ се на несдвоените електрони, слабите диамагнитни свойства потискат този ефект, оставяйки волфрама без привличане към магнитни полета.

Във външно магнитно поле волфрамът показва следи от парамагнетизъм. Неговите атомни диполи слабо се ориентират според полето, предизвикано от пренастройването на електронните пътища. Ефектът обаче е слаб в сравнение с феромагнитните метали.

Волфрамът също демонстрира леки диамагнетизъм, като индуцираното от него магнитно поле се противопоставя на външно поле. Но диамагнитната реакция на волфрама е пренебрежимо малка в сравнение със слабия му парамагнетизъм.

Като цяло чистият метал волфрам има изключително ниско магнитна възприемчивост. При стайна температура стойността на магнитната му възприемчивост варира от +1,3-1,8 × 10-5 cm3/mol, което потвърждава минимално магнитно поведение.

Така че магнитът няма да привлече видимо парче чист волфрам. Атомните диполи на волфрама се изместват незабележимо, а преходите между енергийните състояния на електроните потискат магнитната реакция.

Ето защо волфрамът е отличен материал за приложения, чувствителни към магнитни смущения, като например жичките на обикновените електрически крушки!

Волфрамови сплави и съединения

Макар че чистият волфрам безспорно има незначителен магнетизъм, ситуацията се променя, когато разгледаме неговите сплави и съединения.

Въвеждането на други елементи по време на производството може да модифицира електронната конфигурация по начин, който насърчава магнитното подреждане. Дори малки количества феромагнитни метали като желязо или кобалт като свързващи вещества променят магнитното очарование.

Това означава, че обект от легиран волфрам май демонстрира магнитно привличане, в зависимост от фактори като:

• Използвани легиращи елементи
• Техните пропорции в сплавта
• Наличие на феромагнитни примеси
• Процес на образуване на сплав

Например волфрамовият карбид, изработен с никелово свързващо вещество, има слаби магнитни свойства. В същото време волфрамовият карбид, наситен с кобалт, може да бъде забележимо магнитен.

Изводът: сплавите позволяват на волфрама да прояви измерим магнетизъм чрез включване на магнитни компоненти в атомната му решетка.

Общи волфрам предмети и магнетизъм

Сега, след като разбрахме, че чистият волфрам не е магнетичен, а сплавите му са потенциално магнетични, можем да анализираме някои ежедневни изделия от волфрам.

Ето магнитната информация за няколко продукта от волфрам:

• Волфрамови пръстени: Често е легиран с никел/кобалт, може да реагира слабо на магнити.
• Волфрамов карбид: Променлив магнетизъм в зависимост от вида/съдържанието на свързващото вещество
• Волфрамови пръти: Немагнитен е нелегиран чист волфрам
• Волфрамов прах: Чистата форма няма магнетизъм
• Волфрамови електроди за заваряване: Торирани електроди, леко магнитни от радионуклиди

Оценката на магнетизма зависи и от предишната история на обекта и пътя на обработка. Рециклираният волфрам, съдържащ следи от железни замърсители, може да прояви неочакван магнетизъм!

Оценката на магнитното поведение изисква да се разгадаят елементарните подправки и производствената хроника на елемента. Магнитният тест лесно разкрива дали легираният волфрамов продукт има значителна магнитна минерализация.

Извлечението

Магнитен ли е волфрамът? В чистата си форма волфрамът има незначително магнитно привличане. Но като съставна част на сплав, магнетизмът на волфрама се проявява в зависимост от вложените елементи и производствения процес.

Така че кобалтовият венчален пръстен може нежно да танцува с магнитите на хладилника ви, докато волфрамовите пръчки с висока чистота остават стоически немагнитни!

Разбирането на научния произход на магнетизма в металите води до изясняване на променящата се магнитна характеристика на волфрама. Магнетизмът на волфрама е интригуващо селективен, тъй като предлага решения за индустрии, изискващи стабилен немагнетизъм, и продукти, използващи магнитно "податливите" сплави на волфрама!

Според вашия опит волфрамът е магнитен? Споделете мнението си по-долу!