Kas nikkel on magnetiline?

Nikkel on üks väheseid metallilisi elemente, millel on magnetilised omadused. Kuna nikkel on üks kolmest toatemperatuuril magnetilisest ferromagnetilisest metallist, on tal mõned ainulaadsed ja kasulikud omadused. Kuid kas nikkel on tegelikult magnetiline? Kas seda saab muuta magnetiks? Ja mis üldse põhjustab nikli magnetilisust?

Selles täielikus juhendis on professionaalse neodüüm magnet tootja, me katame kõik, mida vajate nikli magnetilised omadused. Alates teadusest magnetismi taga kuni nikli kui magnetilise metalli rakendusteni, oleme teid katnud.

Kas nikkel on magnetiline?

Jah, nikkel on magnetiline. See on üks väheseid elemente, mis on ferromagnetiline, mis tähendab, et seda saab magnetiseerida ja see tõmbab tugevasti ligi magnetit. Nikli ferromagnetilised omadused on tingitud tema aatomi magnetmomendi paigutusest, mis võimaldab tal tekitada tugevat magnetvälja.

Miks on nikkel magnetiline metall?

Nikkel kuulub metallide erirühma, mida nimetatakse ferromagnetilisteks metallideks. Teised kaks ferromagnetilist metalli on raud ja koobalt.

Kõigil neil kolmel metallil on ainulaadne kvantmehaaniline nähtus, mida nimetatakse vahetada suhtlemist. See põhjustab metalli aatomite magnetiliste momentide paralleelset joondumist, mille tulemuseks on magnetiseerumine isegi ilma välise magnetvälja mõjuta.

Põhjus, miks nikkel näitab sellist erilist magnetilist käitumist, tuleneb tema elektroonilisest konfiguratsioonist ja kristallstruktuurist:

• Nikli 3d ja 4s elektronkehades on paaritumata elektronid, mistõttu igal aatomil on magnetiline moment.
• Aatomid on paigutatud näokeskse kuubilise kristallstruktuuri, mis võimaldab naaberaatomite vahelist vahetussuhtlust.

Need kaks omadust koos võimaldavad nikli aatomite magnetilisi momente hõlpsasti joondada. See annab niklile suurepärased ferromagnetilised kalduvused, mida teistel metallidel ei esine.

Seega kokkuvõttes:

• Nikkelil on paaritamata elektronid, mille tulemuseks on aatomi magnetilised momendid.
• The kristalliline struktuur hõlbustab aatomitevahelisi vahetussuhteid.
• See põhjustab aatomi magnetmomendi paralleelselt joondada, luues magnetiseerimise.

See on teaduslik põhjus, miks nikkel on üks haruldasi toatemperatuuril ferromagnetilisi metalle. Päris lahe!

Kas niklit saab magnetiseerida?

Kuna nikkel on ferromagnetiline metall, saab seda kergesti muuta püsimagnetiks.

Nikli kokkupuude välise magnetväljaga toob kaasa aatomitasemel magnetmomendi ühtlustumise. Varem olid magnetmomendid juhuslikes suundades. Nüüd põhjustab rakendatud väli nende orienteerumist ainult ühes suunas.

See on tuntud kui magnetiseerimine:

Nikli magnetiseerimine magnetiliste momentide ühtlustamise teel

Isegi kui te eemaldate välise magneti, jäävad need magnetmomendid paigale. See loob oma püsiva magnetväljaga püsimagneti!

Magnetiseerimise ajal selliste tegurite nagu joondussuund ja temperatuur kontrollimisega saab suure võimsusega nikelmagneteid kujundada erinevate rakenduste jaoks:

• Alnico magnetid kasutavad alumiiniumi, nikli ja koobalti sulamit, et luua tugevaid püsimagneteid.
• Salvestuspead kõvakettad kasutavad andmete salvestamiseks ära nikli magnetilisi omadusi.
• Elektrikitarri helisignaalid tuginevad nikelmagnetitele, et muundada keelte vibratsioonid elektrilisteks signaalideks.

Seega ei ole nikkel mitte ainult looduslikult magnetiline metall, vaid me saame ka kasutada ja optimeerida neid magnetilisi omadusi, muutes nikli ise magnetiks.

Millal kaotab nikkel oma magnetismi?

Kuigi nikkel on ferromagnetiline ja seda saab kergesti magnetiseerida, kaotavad tema aatomi magnetilised momendid lõpuks oma jäiga joondumise.

Kui niklit kuumutatakse üle teatava temperatuuri, mida nimetatakse Curie temperatuur, soojusliikumine võimendab vahetussuhted. Aatomid hakkavad magnetilisi momente juhuslikesse orientatsioonidesse pöörama, vähendades kiiresti igasugust eelnevat magnetiseerumist.

The Curie temperatuur nikli puhul on 355 °C. Niiklile on seega suurepärane ferromagnetiline käitumine, kui see jääb alla selle kriitilise punkti.

Kuid kõrgematel temperatuuridel - või pikema aja jooksul allpool Curie-punkti - hakkab niklile suurepäraseid magnetilisi omadusi andev aatomi paigutus kaduma.

Kui see juhtub, läheb nikkel üle teistsugusesse magnetilisse olekusse, mida nimetatakse paramagnetismiks:

• Aatomi magnetilised momendid näitavad vaikimisi juhuslikes suundades.
• Välise magnetvälja mõjul joonduvad need momendid nõrgalt välja järgi.
• Välisvälja eemaldamisel muutuvad hetked kiiresti uuesti juhuslikuks.

Seega võivad kõrged temperatuurid nikli aatomeid jäigast paigutusest välja lüüa, kõrvaldades ferromagnetismi. Kuid aatomi sisemised magnetilised momendid võimaldavad siiski ajutist madalatasemelist magnetiseerumist.

Kas nikkel tõmbab magnetid ligi?

Kuna nikkel on ferromagnetiline metall, on tal tugev tõmbetugevus välismagnetite suhtes. See on vastupidine teistele metallilistele elementidele, nagu vask või alumiinium, millel puudub magnetiline tõmme.

Viige nikkelobjekt püsimagneti lähedusse ja see hüppab kergesti nähtava tõmbejõuga vastassuunalise pooluse poole.

See magnetism muudab nikli kasulikuks raudmetallide jäätmete eraldamisel ja käitlemisel ringlussevõtu ja tootmise käigus. Välismagnetitega saab manipuleerida niklist valmistatud esemete, näiteks väikeste detailide ja riistvara kuhjasid:

Nikkeljäätmeid tõmbavad magnetilised pühkijad ligi

Oluline on meeles pidada, et nagu teisedki ferromagnetilised metallid, muutub ka nikkel ise välise magnetvälja mõjul magnetiliseks.

Seega ei tõmba niklit lihtsalt püsimagnetite poole. See tugevneb ja kohandub ka magnetpooluste lähedusest lähtuvalt:

Nikli tõmme põhjustab magnetiseerimist

See põhjustab atraktiivsete jõudude märkimisväärset suurenemist. Nii et oodake, et lähedalasuvad niklist objektid lendavad või kleepuvad teiste metalliliste elementidega võrreldes üllatavalt jõuliselt.

Faktid nikli magnetismi ja tavapäraste rakenduste kohta

Nüüd, kui te mõistate, miks nikkel on magnetiline ja käitub ferromagnetiliselt, käsitleme mõningaid põhilisi fakte nikli magnetismi kohta koos tavaliste magnetiliste rakendustega:

Peamised faktid nikli kui magnetilise metalli kohta

• Üks ainult 3 ferromagnetilisest metallist (koos raua ja koobalti kõrval).
• Paaristumata elektronid põhjustavad aatomi magnetilisi momente
• Pindkeskne kuubiline kristalliline struktuur võimaldab vahetussuhted
• Jääb magnetiliseks kuni Curie-punktini 355°C.
• Muutub üle selle temperatuuri paramagnetiliseks.
• Tugevasti tõmbuvad välised magnetväljad
• Saab hõlpsasti muuta püsimagnetiks

Üldised rakendused, mis kasutavad nikli magnetismi

• Alnico magnetid: Alumiiniumi, nikli ja koobalti sulamid loovad tugevaid püsimagneteid, mida kasutatakse mootorites, andurites, mikrofonides ja mujal.
• Salvestuspead: Lintamasinate ja kõvaketaste lugemis- ja kirjutamispead kasutavad andmete salvestamiseks nikli magnetilisi omadusi.
• Elektrikitarri helisignaalid: Kitarrivõtjad tuginevad nikelmagnetitele, mis tuvastavad keelte vibratsiooni ja muudavad selle elektrilisteks signaalideks.
• Magnetiline mälu: Eksperimentaalne magnetiline RAM ja andmesalvestusuuring kasutab nikli nanodraate potentsiaalsete mälurakenduste jaoks.
• Nikeldamine: Nikli galvaaniline katmine loob kaitsva kihi, mis takistab korrosiooni. Kasutatakse sageli neodüümimagnetite ja muude magnetiliste komponentide puhul, et pikendada nende kasutusiga.

Nagu näete, eristub nikkel teistest metallidest tänu oma sisemisele magnetismile isegi toatemperatuuril. Nutikad rakendused paljudes valdkondades tuginevad nikli kasulikele magnetilistele omadustele, mis parandavad funktsionaalsust.

Nii et järgmine kord, kui kasutate mikrofoni, mängite elektrikitarri või loete andmeid kõvakettalt, teate, et nikelmagnetism teeb need igapäevased tehnoloogiad võimalikuks!