Is zink magnetisch?

Zink is een handig metaal dat je overal in vindt, van voedzaam voedsel tot auto-onderdelen. Maar is zink magnetisch? Het korte antwoord is nee, zink is niet magnetisch. Maar er zit intrigerende wetenschap achter waarom dit gewone metaal niet aan magneten blijft plakken.

Blijf lezen. Als professional fabrikant neodymiummagneetzal ik je de volledige uitleg geven over de vreemde magnetische eigenschappen van zink.

Is zink magnetisch?

Nee, zink is niet magnetisch omdat het geen ongepaarde elektronen heeft en diamagnetische eigenschappen vertoont, die worden gekenmerkt door een zwakke afstoting van magnetische velden.

Waarom zink niet magnetisch is

Een blik op de elektronenconfiguratie van zink geeft meer inzicht in waarom het metaal geen magnetisme heeft: [Ar] 3d10 4s2

Het belangrijke deel is de gevulde binnenste 3d orbitaal die 10 elektronen bevat. Met 5 sets van spin-gerepaarde elektronen annuleert de binnenste schil van zink alle magnetische momenten die anders zouden ontstaan. En hoewel de 4s orbitaal twee schijnbaar ongepaarde elektronen bevat, vereist de kwantummechanica dat ze paren tot een spin-nul paar.

In totaal zijn de elektronen van zinkatomen dus gekoppeld en zijn er geen ongepaarde elektronen beschikbaar om een magnetisch moment te creëren. Om magnetisme te kunnen vertonen, moet een materiaal ongepaarde elektronen hebben, die hun spins kunnen uitlijnen als reactie op een extern magnetisch veld.

Daarom wordt zink door wetenschappers eigenlijk geclassificeerd als "diamagnetisch".

Wat is diamagnetisme?

Diamagnetisme is de eigenschap dat het zwak wordt afgestoten door magnetische velden.

Dus als je een sterke magneet in de buurt van een stuk zink plaatst, zal het zink subtiel van de magneet weg bewegen.

Dat gezegd hebbende, het effect is heel subtiel. En zink wordt zelf NIET gemagnetiseerd.

Diamagneten zoals zink creëren een geïnduceerd magnetisch veld in de tegenovergestelde richting van een extern aangelegd magnetisch veld. Dit veroorzaakt afstoting tussen de twee magnetische velden.

Maar nogmaals, het geïnduceerde veld is extreem zwak en verdwijnt zodra het externe veld wordt verwijderd.

Zink wordt dus niet aangetrokken door magneten zoals ijzer. Maar het vertoont wel een interessante fysica in wisselwerking met magnetische velden.

Wanneer kan zink magnetisch worden?

Oké, puur zink is niet magnetisch. Maar wat als het gecombineerd wordt met andere materialen?

Het blijkt dat er een paar nichegevallen zijn waarin zink magneetachtige eigenschappen vertoont:

1. Gesmolten zinkmetaal

Als je metallisch zink smelt en het in de buurt van een sterke magneet giet, gebeurt er iets heel vreemds...

Het vloeibare zinkmetaal zal subtiel van de magneet weg bewegen!

Wat is hier aan de hand?

Wetenschappers denken dat wanneer het gesmolten zink rond het magnetische veld stroomt, er kleine elektrische stroompjes worden opgewekt.

En deze stromen creëren eigenlijk hun eigen kleine magnetische veld in tegenstelling tot de hoofdmagneet. Dus de magneet stoot het vloeibare zink af.

Natuurlijk wordt het zink zelf NIET magnetisch. De elektrische stromen veroorzaken de afstoting. Maar het blijft een mooie natuurkundige demonstratie!

2. Zinkoxide

Zinkoxide is een anorganische verbinding die wordt gevormd uit zink- en zuurstofatomen.

Het heeft wijdverspreide industriële toepassingen, van plastic tot make-up tot roos shampoo.

Zinkoxide heeft ook beperkte magnetische eigenschappen als het op de juiste manier wordt gemaakt.

Als er sporen van magnetische verontreinigingen zoals ijzer, kobalt of nikkel worden toegevoegd, kan zinkoxide zwak magnetisch worden.

Dus terwijl zuiver zinkoxide diamagnetisch is, krijgen onzuivere partijen met sporenmetalen ferromagnetische eigenschappen.

Het magnetisme is sterk afhankelijk van de concentratie en het type van de aanwezige verontreinigingen. Partijen zullen dus verschillen en verschillende eigenschappen vertonen onder een magnetisch veld.

Waarom wordt ijzer magnetisch maar zink niet?

Nu we hebben onderzocht waarom zink niet aan magneten blijft plakken, rijst een logische vraag...

Hoe komt het dat sommige metalen zoals ijzer sterk magnetisch ZIJN?

Het blijkt dat magnetisme het gevolg is van ongepaarde elektronen die ronddraaien in een materiaal. Met name overgangsmetalen hebben de neiging het meest magnetisch te zijn.

IJzer heeft bijvoorbeeld VIER ongepaarde elektronen in zijn buitenste schil!

Hierdoor kan sterk magnetisme ontstaan wanneer de elektronen zich afstemmen op een extern magnetisch veld. Deze individuele microscopische magneten stapelen zich vervolgens parallel op, waardoor het effect over miljarden atomen wordt vermenigvuldigd.

IJzer kan dus zelf een sterke permanente magneet worden, wat zink niet kan.

Nikkel en kobalt hebben ook twee ongepaarde elektronen en vertonen ferromagnetisme zoals ijzer.

Lichtere elementen zoals zink hebben daarentegen volledig gevulde elektronenschillen waarin alle elektronen gelukkig gekoppeld zijn. Zinkatomen draagt dus geen enkel magnetisch moment bij dat gekoppeld kan worden.

Daarom vertoont zink slechts een zwak, tijdelijk diamagnetisme wanneer het wordt blootgesteld aan andere magnetische velden. Maar het wordt NIET magnetisch uit zichzelf.

Hopelijk werpt dit enig licht op de vraag waarom zink magneten trotseert! Laten we nu enkele voorbeelden uit de praktijk bekijken...

Is zink magnetisch in muntstukken?

Pennies zijn het perfecte thuis-wetenschappelijke experiment om het magnetisme van zink te testen.

Hier in de V.S. bestaan de pennies die sinds 1983 zijn geproduceerd uit een zinken kern bedekt met een dun laagje koper.

En omdat zowel zink als koper diamagnetisch zijn, worden deze nieuwere pennies NIET aangetrokken door magneten.

Dus als je een Lincoln cent van na 1983 op een koelkastmagneet probeert te plakken, zal hij niet verschuiven!

Nu een bonusexperiment...

Als je een paar (100 of minder) moderne pennies omsmelt om het ruwe zink eruit te halen, kun je de coole demonstratie van vloeibare zinkfysica van eerder nabootsen!

Giet je gesmolten zink voorzichtig in de buurt van een sterke neodymiummagneet en je zult zien dat het vloeibare metaal subtiel wordt afgestoten. Onthoud dat het niet het zink zelf is dat magnetisch wordt. Het zijn gewoon elektrische stromen die in het bewegende metaal worden opgewekt en die zich tegen de externe magneet keren.

Daar heb je dus het definitieve bewijs uit de Amerikaanse muntslag - zink is niet magnetisch!

Trouwens, het 1 cent euromuntstuk dat sinds 2002 is geslagen, bestaat ook uit een stalen kern die met koper is bedekt. De Europese munten zullen dus dezelfde fysica vertonen.

Vóór 1983 werden Amerikaanse pennies gemaakt van 95% koper. Dus oudere koperen centen ZULLEN zwak worden aangetrokken door magneten.

Echte toepassingen van het niet-magnetisme van zink

Oké, nu wat praktische toepassingen. Waarom maakt het in de echte wereld uit dat zink niet magnetisch is?

Hier zijn twee grote:

Elektromagnetische afscherming

Apparaten zoals radio's, tv's en mobiele telefoons produceren elektromagnetische velden. Deze EM-velden kunnen interfereren met andere elektronica.

Dat is waar niet-magnetisch zink van pas komt! Het aanbrengen van een laagje geleidend zink schermt gevoelige elektronica af van zwervende EM-signalen.

Zink blokkeert en absorbeert elektromagnetische straling effectief dankzij de vrije elektronen in zijn atoomstructuur. De vrije elektronen verstrooien de signalen.

Dus de volgende keer dat je TV in de war raakt wanneer je magnetron aan staat, geef dan EM-interferentie de schuld! Een Faraday-schild van geleidende metalen zoals zink kan helpen om verwarrende transmissies te blokkeren.

MRI-veiligheid

Zinklegeringen en -verbindingen worden gebruikt in van alles en nog wat, van medisch gereedschap tot bouwmaterialen in ziekenhuizen.

Niet-magnetisch zink veroorzaakt geen beeldvormingsartefacten of storingen rond sterke MRI's. Het is dus perfect voor het maken van MRI-veilige apparatuur!

Vergeet niet dat een MRI-scanner een enorme magneet van meer dan 1,5 Tesla gebruikt. Stalen gereedschap zou uit de handen van een arts gerukt worden. Apparatuur van zinklegeringen veroorzaakt geen veiligheidsproblemen of elektronische storingen.

Artsen kunnen dus veilig gereedschap op zinkbasis gebruiken in de buurt van gevoelige beeldvormingsapparatuur. Handig voor nauwkeurige chirurgische ingrepen wanneer een MRI in gebruik is!

Zinkoxide is ook een ingrediënt in topische crèmes die je veilig kunt aanbrengen voordat je een MRI-scan ondergaat. Het wordt namelijk niet aangetrokken door de krachtige magnetische spoelen van het apparaat.

Dus daar heb je het... een paar nichetoepassingen die ervan uitgaan dat zink NIET reageert op magnetische velden!

Wat je meeneemt: Waarom zink NIET magnetisch is

Hoewel zink enkele vreemde natuurkundige eigenschappen vertoont, zoals het afstoten van vloeibaar zinkmetaal, is puur zink NIET magnetisch in de klassieke zin van het woord.

Dat komt omdat zinkatomen geen ongepaarde elektronen hebben. Elk zinkatoom heeft dus geen magnetisch moment om zich af te stemmen op een extern veld.

Andere overgangsmetalen zoals ijzer hebben wel ongepaarde elektronen in hun buitenste schil. Hun elektronen KUNNEN dus spinnen en zich over atomen verdelen om ferromagnetisme te creëren.

Maar zink vertoont alleen extreem zwak, tijdelijk geïnduceerd magnetisme dat diamagnetisme wordt genoemd.

Dus de volgende keer dat je een briefje of foto op je koelkast wilt plakken, grijp dan niet naar die glimmende cent! De zinken kern reageert niet op magneten.

Pak in plaats daarvan een ouderwetse stalen paperclip... die zijn nog steeds betrouwbaar magnetisch!