Ar cinkas yra magnetinis?

Cinkas yra naudingas metalas, kurio yra visur, pradedant maistingais maisto produktais ir baigiant automobilių dalimis. Tačiau ar cinkas yra magnetinis? Trumpas atsakymas ne, cinkas nėra magnetinis. Tačiau šis įprastas metalas nelimpa prie magnetų, todėl yra keletas intriguojančių mokslinių paaiškinimų.

Skaitykite toliau. Kaip profesionalas neodimio magnetų gamintojas, padėsiu jums sužinoti visą informaciją apie keistas magnetines cinko savybes.

Ar cinkas yra magnetinis?

Ne, cinkas nėra magnetinis nes neturi nesuporuotų elektronų ir pasižymi diamagnetinėmis savybėmis, kurioms būdingas silpnas magnetinių laukų atstūmimas.

Kodėl cinkas nėra magnetinis

Pažvelgus į cinko elektronų konfigūraciją galima išsamiau paaiškinti, kodėl šis metalas neturi magnetizmo: [Ar] 3d10 4s2

Svarbi dalis yra užpildyta vidinė 3d orbitalė, kurioje yra 10 elektronų. Cinko vidinis apvalkalas, kuriame yra 5 su sukiniu suporuotų elektronų rinkiniai, panaikina bet kokius magnetinius momentus, kurie priešingu atveju atsirastų. Ir nors 4s orbitalėje yra du iš pažiūros nesuporuoti elektronai, kvantinė mechanika reikalauja, kad jie susijungtų į nulinio sukinio porą.

Taigi iš viso cinko atomų elektronai yra suporuoti, o nesuporuotų elektronų, galinčių sukurti magnetinį momentą, nėra. Kad medžiaga pasižymėtų magnetizmu, ji paprastai turi turėti nesuporuotų elektronų, kurie, veikiant išoriniam magnetiniam laukui, gali suderinti savo sukinius.

Štai kodėl mokslininkai cinką iš tikrųjų priskiria diamagnetikų kategorijai.

Kas yra deimagnetizmas?

Deimagnetizmas tai savybė silpnai atstumti magnetinius laukus.

Taigi, jei šalia cinko gabalėlio pastatysite stiprų magnetą, cinkas nežymiai pasislinks nuo magneto.

Vis dėlto poveikis yra labai subtilus. Ir cinkas pats nesimagnetina.

Deimantiniai magnetai, tokie kaip cinkas, sukuria indukuotą magnetinį lauką priešinga kryptimi nei išoriškai veikiantis magnetinis laukas. Tai sukelia abiejų magnetinių laukų atstūmimą.

Tačiau indukuotasis laukas vėlgi yra labai silpnas ir išnyksta, kai tik pašalinamas išorinis laukas.

Taigi cinko netraukia magnetai kaip geležies. Tačiau jis pasižymi įdomiomis fizikinėmis savybėmis sąveikaudamas su magnetiniais laukais.

Kada cinkas gali tapti magnetiniu?

Taigi grynas cinkas yra nemagnetinis. Bet ką daryti, jei jis sujungtas su kitomis medžiagomis?

Pasirodo, yra keletas nišinių atvejų, kai cinkas pasižymi į magnetą panašiomis savybėmis:

1. Išlydytas cinko metalas

Išlydžius metalinį cinką ir supylus jį prie stipraus magneto, atsitinka kažkas labai keisto...

Skystas cinko metalas nepastebimai judės tolyn nuo magneto!

Kas čia vyksta?

Mokslininkai mano, kad išlydytam cinkui tekant aplink magnetinį lauką susidaro mažytės elektros srovės.

Šios srovės iš tikrųjų sukuria savo mažą magnetinį lauką, priešingą pagrindiniam magnetui. Taigi magnetas atstumia skystą cinką.

Žinoma, pats cinkas NĖRA magnetinis. Elektros srovė sukelia atstūmimą. Tačiau tai vis tiek yra puiki fizikos demonstracija!

2. Cinko oksidas

Cinko oksidas yra neorganinis junginys, sudarytas iš cinko ir deguonies atomų.

Jis plačiai naudojamas pramonėje - nuo plastiko iki makiažo ir šampūno nuo pleiskanų.

Cinko oksidas taip pat pasižymi tam tikromis ribotomis magnetinėmis savybėmis, jei jis pagamintas tinkamu būdu.

Konkrečiai kalbant, kai patenka nedideli kiekiai magnetinių teršalų, pavyzdžiui, geležies, kobalto ar nikelio, cinko oksidas gali tapti silpnai magnetinis.

Nors grynas cinko oksidas yra diamagnetinis, tačiau nešvarios partijos su metalų pėdsakais įgauna feromagnetinių savybių.

Magnetizmas labai priklauso nuo esančių teršalų koncentracijos ir rūšies. Todėl partijos skirsis ir magnetiniame lauke pasižymės skirtingomis savybėmis.

Kodėl geležis tampa magnetinė, o cinkas - ne?

Kadangi išsiaiškinome, kodėl cinkas nelimpa prie magnetų, kyla natūralus klausimas...

Kodėl kai kurie metalai, pavyzdžiui, geležis, yra stipriai magnetiniai?

Paaiškėjo, kad magnetizmas atsiranda dėl to, kad medžiagoje sukasi nesuporuoti elektronai. Būtent pereinamieji metalai yra patys magnetiškiausi.

Pavyzdžiui, geležies išoriniame apvalkale yra keturi nesuporuoti elektronai!

Dėl to elektronams susilyginus su išoriniu magnetiniu lauku atsiranda stiprus magnetizmas. Tada šie atskiri mikroskopiniai magnetai sudedami lygiagrečiai, taip padauginant poveikį milijardams atomų.

Taigi geležis pati gali tapti stipriu nuolatiniu magnetu, o cinkas to padaryti negali.

Nikelis ir kobaltas taip pat turi du nesuporuotus elektronus ir pasižymi feromagnetizmu kaip geležis.

Tuo tarpu lengvesni elementai, pavyzdžiui, cinkas, turi visiškai užpildytus elektronų apvalkalus, kuriuose visi elektronai laimingai suporuoti. Taigi cinko atomai nesukuria JOKIO magnetinio momento, kurį būtų galima sulygiuoti.

Štai kodėl cinkas, veikiamas kitų magnetinių laukų, pasižymi tik silpnu, laikinu diamagnetizmu. Tačiau jis pats savaime netampa magnetinis.

Tikimės, kad tai padės išsiaiškinti, kodėl cinkas prieštarauja magnetams! Dabar panagrinėkime keletą realių pavyzdžių...

Ar cinkas yra magnetinis centuose ir monetose?

Penki centai - puikus mokslinis eksperimentas namuose, skirtas cinko magnetizmui išbandyti.

Nuo 1983 m. JAV gaminamus centus sudaro cinko šerdis, padengta plonu vario sluoksniu.

Kadangi tiek cinkas, tiek varis yra diamagnetiški, šie naujesni centai NĖRA traukiami magnetų.

Taigi, jei paimsite po 1983 m. išleistą Linkolno centą ir pabandysite jį priklijuoti prie šaldytuvo magneto, jis nepajudės!

Dabar - papildomas eksperimentas...

Jei išlydysite keletą (100 ar mažiau) šiuolaikinių centų, kad išgautumėte viduje esantį neapdorotą cinką, galėsite atkurti šaunų skystojo cinko fizikos demonstravimą!

Atsargiai supilkite išlydytą cinką prie stipraus neodimio magneto ir pamatysite, kad skystasis metalas šiek tiek atstumiamas. Atminkite, kad ne pats cinkas tampa magnetinis. Tiesiog judančiame metale indukuojamos elektros srovės, kurios priešinasi išoriniam magnetui.

Štai jums ir galutinis įrodymas iš JAV monetų kalybos - cinkas yra nemagnetinis!

Beje, nuo 2002 m. kaldinamą 1 euro cento monetą taip pat sudaro plieninė šerdis, padengta variu. Taigi Europos monetos pasižymės ta pačia fizika.

Iki 1983 m. amerikietiški centai buvo gaminami iš 95% vario. Taigi senesni vario centai silpnai traukia magnetus.

Cinko nemagnetiškumo panaudojimas realiame pasaulyje

Gerai, pereikime prie praktinio pritaikymo. Kodėl realiame pasaulyje svarbu, kad cinkas yra nemagnetinis?

Štai du svarbiausi:

Elektromagnetinis ekranavimas

Tokie prietaisai kaip radijo imtuvai, televizoriai ir mobilieji telefonai sukuria elektromagnetinius laukus. Šie elektromagnetiniai laukai gali trikdyti kitą elektroniką.

Štai kur praverčia nemagnetinis cinkas! Laidžiojo cinko sluoksnis apsaugo jautrią elektroniką nuo klaidžiojančių elektromagnetinių signalų.

Cinkas veiksmingai blokuoja ir sugeria elektromagnetinę spinduliuotę dėl laisvų elektronų savo atominėje struktūroje. Laisvieji elektronai išsklaido signalus.

Taigi kitą kartą, kai jūsų televizorius pradės veikti, kai tik įjungsite mikrobangų krosnelę, kaltinkite elektromagnetinius trikdžius! Iš laidžiųjų metalų, pavyzdžiui, cinko, pagamintas Faradėjaus skydas gali padėti blokuoti klaidinančias transliacijas.

MRT sauga

Cinko lydiniai ir junginiai naudojami visur - nuo medicininių įrankių iki ligoninių statybinių medžiagų.

Nemagnetinis cinkas nesukelia vaizdavimo artefaktų ar trikdžių aplink stiprius magnetinio rezonanso tomografus. Todėl jis puikiai tinka kuriant MRT saugią įrangą!

Atminkite, kad magnetinio rezonanso tomografas naudoja didžiulį 1,5 ir daugiau Tesla magnetą. Plieniniai įrankiai ištrūktų gydytojui iš rankų. O įranga, pagaminta iš cinko lydinių, nesukelia jokių saugumo problemų ar elektroninių trikdžių.

Taigi gydytojai gali saugiai naudoti cinko pagrindu pagamintus įrankius prie jautrios vaizdavimo įrangos. Tai naudinga atliekant tikslias chirurgines procedūras, kai naudojamas magnetinio rezonanso tomografas!

Cinko oksidas taip pat yra sudedamoji vietinio poveikio kremų, kuriuos galima naudoti prieš atliekant magnetinio rezonanso tomografijos tyrimą, dalis. Kadangi jo nepritraukia galingos aparato magnetinės ritės.

Štai jums ir pora nišinių naudojimo būdų, kurie priklauso nuo to, kad cinkas nereaguoja į magnetinius laukus!

Išvados: Kodėl cinkas nėra magnetinis

Nors cinkas pasižymi tam tikrais keistais fizikiniais savitumais, pavyzdžiui, atstumia skystą cinko metalą, grynas cinkas NĖRA magnetinis klasikine prasme.

Taip yra todėl, kad cinko atomai neturi nesuporuotų elektronų. Taigi kiekvienas cinko atomas neturi magnetinio momento, kad galėtų išsilyginti išoriniame lauke.

Kiti pereinamieji metalai, pavyzdžiui, geležis, savo išoriniame apvalkale turi nesuporuotų elektronų. Taigi jų elektronai GALI suktis ir išsidėstyti tarp atomų, taip sukurdami feromagnetizmą.

Tačiau cinkas pasižymi tik labai silpnu, laikinu indukuotu magnetizmu, vadinamu diamagnetizmu.

Taigi, kai kitą kartą norėsite ant šaldytuvo priklijuoti užrašą ar nuotrauką, nesiimkite blizgančio cento! Cinko šerdis nereaguoja į magnetus.

Vietoj to paimkite senamadišką plieninę segtuką... dabar TOKIŲ segtukų magnetas vis dar patikimas!