Ar švinas yra magnetinis? Gilus pasinėrimas į švino magnetines savybes

Švinas yra tankus, korozijai atsparus metalas, kuris buvo plačiai naudojamas per visą istoriją. Tačiau kai kalbama apie jo magnetines savybes, daugelis žmonių nėra tikri. Ar švinas yra magnetinis, ar ne? Kaip profesionalas neodimio magnetai gamintojas, padėsiu jums tai sužinoti.

Kad suprastume švino magnetizmą, pirmiausia turime aptarti kai kuriuos pagrindinius dalykus apie patį magnetizmą.

Kas daro medžiagą magnetinę?

Kad medžiaga būtų magnetinė, jos atomai turi turėti nesuporuotų elektronų, dėl kurių kiekvienas atomas turi magnetinį momentą. Šių elektronų sukiniai gali susilyginti, todėl magnetiniai momentai susilygina ir sukuria bendrą magnetinį lauką.

Yra kelios magnetizmo rūšys:

• Feromagnetizmas - Labai stiprios magnetinės savybės, kurias lemia lygiagrečiai išdėstyti momentai, aptinkamos tokiuose metaluose kaip geležis, kobaltas ir nikelis. Iš jų galima sukurti nuolatinius magnetus.
• Paramagnetizmas - Silpnas magnetizmas, kai momentai silpnai susilygina su taikomu lauku, aptinkamas tokiose medžiagose kaip aliuminio ir deguonies.
• Deimagnetizmas - Labai silpnas magnetinio lauko atstūmimas. Elektronai sukuria silpną magnetinį lauką, priešingą taikomam laukui. Randamas tokiose medžiagose kaip varis, auksas ir švinas.

Taigi, kas lemia skirtingą elgesį? Tai priklauso nuo elektronų konfigūracijos.

Diamagnetinėse medžiagose visi elektronų apvalkalai užpildyti, t. y. nėra nesuporuotų elektronų. Feromagnetinės ir paramagnetinės medžiagos turi iš dalies užpildytus apvalkalus ir nesuporuotus elektronus.

Dabar panagrinėkime konkrečiai šviną.

Ar švinas yra magnetinis?

Švinas nėra magnetinis. Priešingai, jis yra diamagnetinis, t. y. jį silpnai atstumia magnetiniai laukai. Taip yra dėl švino elektronų konfigūracijos. Švino 6s ir 6p orbitalės yra užpildytos, jose yra suporuotų elektronų ir nėra grynojo magnetinio momento. Veikiami išorinio magnetinio lauko, šie suporuoti elektronai juda ir sukuria nedidelį priešingą magnetinį lauką. Dėl šio indukuoto lauko švinas šiek tiek atstumiamas.

Taigi, nors ir mažas, švinas sąveikauja su išoriniais magnetiniais laukais! Tačiau svarbiausia yra tai, kad šis indukuotas magnetizmas išnyksta pašalinus išorinį lauką. Švinas neturi nuolatinio magnetizmo kaip geležis.

Švino magnetinis jautrumas

Vienas iš būdų, kaip mokslininkai matuoja magnetizmą, yra magnetinis imlumas. Tai reiškia, kaip lengvai medžiaga gali įsimagnetinti.

Teigiamas jautrumas reiškia, kad medžiaga yra paramagnetinė arba feromagnetinė, lengvai įmagnetinama išoriniu lauku. Neigiamas jautrumas reiškia diamagnetizmą - medžiaga priešinasi išoriniam laukui.

Švino jautrumas yra mažas ir neigiamas, o tai patvirtina, kad jis yra diamagnetinis.

Ar galite magnetizuoti šviną?

Įprastomis sąlygomis švinas, kitaip nei geležis ar nikelis, negali virsti magnetu. Tačiau mokslininkai nustatė keletą unikalių atvejų, kai švinas gali pasižymėti laikinu indukuotu magnetizmu:

• Itin stipriame magnetiniame lauke, esant itin žemai temperatūrai, artimai absoliučiam nuliui, švinas pereina į "superlaidumo būseną" ir jo elektrinė varža lygi nuliui. Šioje būsenoje švinas visiškai atstumia ir išstumia magnetinius laukus, tampa stipriai diamagnetinis.
• Legiruojant šviną nedideliais kiekiais feromagnetinių medžiagų, pavyzdžiui, geležies, galima išgauti aptinkamą magnetizmą. Molekuliniai pokyčiai ir elektronų sąveika lydinyje sukelia magnetinį poveikį.

Bet vėlgi - tai nėra tipinės situacijos! Paprastai įprastomis sąlygomis švinas elgiasi kaip diamagnetinis, nemagnetinis metalas.

Kodėl svarbus švino magnetizmas

Subtilaus magnetinio poveikio švinui supratimas svarbus tokiose srityse kaip elektronika, nanotechnologijos, medicinos sistemos ir fizikos tyrimai:

• Medicinos prietaisai - Magnetinio rezonanso tomografai vaizdams gauti naudoja stiprius magnetinius laukus. Švino ekranai padeda apsaugoti prietaisus.
• Fizikos tyrimai - Egzotiškų kvantinių efektų tyrimas temperatūroje, artimoje absoliučiam nuliui, leidžia suprasti elektronų elgseną ir superlaidumą.
• Elektros sistemos - Deimagnetizmas leidžia tiksliai matuoti elektros sroves ir įtampas laiduose ir jungtyse.

Nors jo magnetizmas paprastai yra labai silpnas, švinas naudojamas daugelyje technologijų sričių. Ir tyrinėjant neįprastus atvejus, kai švinas ar tapti laikinai magnetine varomąja jėga produktyviems moksliniams tyrimams.

Švino magnetinės reakcijos sudėtingumas susijęs su kvantiniu pasauliu - elektronų konfigūracijomis, sukiniais, orbitalėmis ir sudėtingomis sąveikomis, slypinčiomis atomo lygmenyje.

Dažnai užduodami klausimai

Vis dar turite rūpimų klausimų apie šviną ir magnetus? Pateikiame atsakymus į keletą populiarių klausimų.

Ar švinas prilimpa prie magnetų?

Ne, švinas nelimpa prie magnetų ir nepasižymi magnetine trauka. Švinas yra diamagnetinis metalas, todėl, esant stipriam magnetiniam laukui, jis pasižymi tik labai silpna atstūmimo jėga. Visais praktiniais tikslais magnetai švino neveikia jokia pastebima traukos ar lipnumo jėga.

Ar galite magnetu sulenkti šviną?

Naudojant standartinius magnetus labai sunku sulenkti šviną arba juo manipuliuoti. Techniškai didžiuliai superlaidūs magnetai žemoje temperatūroje galėtų atstumti šviną ir sąveikauti su juo, tačiau praktinis pritaikymas būtų ribotas. Šviną legiruojant nedideliais kiekiais tokių medžiagų kaip geležis, galima sukelti subtilius magnetinius efektus, bet vis tiek nepakankamus lenkimui ar didelėms jėgoms.

Kokie metalai yra magnetiniai?

Pagrindiniai natūraliai magnetiniai metalai yra feromagnetinės medžiagos - geležis, kobaltas ir nikelis. Daugelis jų lydinių taip pat pasižymi stipriomis magnetinėmis savybėmis. Be to, feromagnetizmu pasižymi gadolinis ir kai kurie retųjų žemių metalai. Dauguma kitų metalinių elementų, pavyzdžiui, auksas, aliuminis ir švinas, kambario temperatūroje yra dominuojantys diamagnetikai.

Ar magnetizmas pereina per šviną?

Taip, magnetiniai laukai paprastai gali prasiskverbti pro švininį metalą, su nedideliu sąveikos poveikiu. Dėl savo diamagnetiškumo švinas mažai apsaugo magnetinius laukus arba jiems trukdo. Stiprūs magnetai išlaiko didelę jėgą per stebėtinai storus švino bandinius. Taigi, nors metalas praleidžia magnetines jėgų linijas, deimagnetizmo retai pakanka, kad užblokuotų magnetinius laukus.

Tikiuosi, kad tai padės jums apžvelgti keistas švino magnetines savybes, atsirandančias dėl kvantinių mechaninių efektų, glūdinčių giliai jo atomo struktūroje! Praneškite man, jei turite kitų klausimų.