تعريف البارا مغناطيسية وامثلة عليها

تعريف البارا مغناطيسية

تشير البارامغناطيسية إلى خاصية بعض المواد التي تنجذب بشكل ضعيف إلى المجالات المغناطيسية ، عند التعرض لمجال مغناطيسي خارجي ، تتشكل الحقول المغناطيسية المستحثة الداخلية في هذه المواد مرتبة في نفس اتجاه المجال المطبق ، بمجرد إزالة الحقل المطبق ، تفقد المواد مغناطيسيتها حيث تقوم الحركة الحرارية بتعشيق اتجاهات دوران الإلكترون.المغناطيسات الفائقة هي المواد التي تُظهر استجابة مغناطيسية صافية ، لكنها تعرض ترتيبًا مغناطيسيًا مغناطيسيًا أو مغناطيسيًا مغناطيسيًا على المستوى المجهري ، تلتزم هذه المواد بقانون كوري ، لكنها تحتوي على ثوابت كوري كبيرة جدًا ، الموائع الحديدية هي مثال للمغناطيسات الفائقة ، تُعرف المغناطيسات الفائقة الصلبة أيضًا باسم المغناطيس الميكانيكي ، سبيكة AuFe (الذهب والحديد) هي مثال على المغناطيس الميكانيكي ، وتتجمد العناقيد الممغنطة المغناطيسية في السبيكة تحت درجة حرارة معينة.[1]

أمثلة على البارا مغناطيسية

بعض المركبات ومعظم العناصر الكيميائية شبه مغناطيسية في ظل ظروف معينة ، ومع ذلك ، فإن البارامغناطيسات الحقيقية تعرض حساسية مغناطيسية وفقًا لقوانين كوري أو كوري فايس وتعرض البارامغناطيسية على نطاق واسع من درجات الحرارة ، تشمل الأمثلة على البارامغناطيسات؛

معقد التنسيق الميوغلوبين

والمركبات المعدنية الانتقالية

وأكسيد الحديد (FeO)

والأكسجين (O2)

التيتانيوم والألومنيوم عناصر معدنية ذات مغناطيسية متوازية.

كيف تعمل البارا مغناطيسية

تنتج البارامغناطيسية من وجود إلكترون واحد على الأقل غير مزدوج في ذرات أو جزيئات المادة ، وبعبارة أخرى ، فإن أي مادة تمتلك ذرات ذات مدارات ذرية غير ممتلئة بشكل غير كامل هي مادة مغناطيسية ، يمنح دوران الإلكترونات غير المزاوجة عزمًا مغناطيسيًا ثنائي القطب ، في الأساس ، يعمل كل إلكترون غير مزدوج كمغناطيس صغير داخل المادة ، وعندما يتم تطبيق مجال مغناطيسي خارجي ، فإن دوران الإلكترونات يتماشى مع المجال ، ونظرًا لأن جميع الإلكترونات غير المزدوجة تتراصف بنفس الطريقة ، فإن المادة تنجذب إلى المجال ، وكذلك عند إزالة الحقل الخارجي ، تعود الدورات إلى اتجاهاتها العشوائية.

تتبع المغنطة تقريبًا قانون كوري ، الذي ينص على أن القابلية المغناطيسية تتناسب عكسًا مع درجة الحرارة:       M = χH = CH / T.

حيث M هي مغنطة ، χ هي القابلية المغناطيسية ، H هي المجال المغناطيسي المساعد ، T هي درجة الحرارة المطلقة (كلفن) ، و C هي ثابت كوري الخاص بالمادة.

خواص المواد البارامغناطيسية

مغنطة المواد البارامغناطيسية تتناسب عكسياً مع درجة الحرارة المطلقة ، هذا يعني أنه إذا قمنا بزيادة درجة الحرارة ، فإن المواد المغناطيسية تبدأ في فقدان قوتها المغناطيسية.

عند خفض درجة الحرارة ، تأتي المرحلة عندما تتماشى ثنائيات الأقطاب الذرية 100 درجة مع المجال المغناطيسي الخارجي ، وتسمى هذه الحالة بحالة التشبع بعد أن يكون قانون كوري هذا غير صالح.

يتم تنفيذ البارامغناطيسية بواسطة سوائل المواد الصلبة والغازات.

 المواد التي تظهر البارامغناطيسية هي مواد مغناطيسية ، ومع ذلك ، فإن البارامغناطيسات الحقيقية هي تلك المواد التي تظهر حساسية مغناطيسية فيما يتعلق بقانون كوري ، كما أنها تظهر البارامغناطيسية بغض النظر عن نطاق درجة الحرارة.

إن عزم ثنائي القطب المغناطيسي للمواد البارامغناطيسية صغيرة ومتوازية مع مجال المغنطة.

العزم المغناطيسي

فقط عدد قليل من المواد الموجودة في الطبيعة – الحديد والنيكل والكوبالت والجادولينيوم – هي مواد مغنطيسية حديدية ، مما يعني أنها تظهر استجابة قوية للمجال المغناطيسي من خلال محاذاة معها ، ومع ذلك ، فإن جميع المواد تتعرض لنوع من التفاعل مع المجالات المغناطيسية ، على الرغم من أن التفاعل قد يكون طفيفًا لدرجة أنه لا يمكن إدراكه للعين البشرية.قد يكون من الصعب فهم هذه القوى لأنها تحدث على المستوى الذري ، بسبب وجود الإلكترونات – الجسيمات سالبة الشحنة – في الذرات ، تتفاعل هذه الإلكترونات مع المجال المغناطيسي الخارجي ، متجهة نحو اتجاه واحد أو الاتجاه المعاكس ، ويُعرف هذا الاتجاه بالعزم المغناطيسي ، واذا كنت تتسائل كيف تتحقق اذا كان العنصر بارا مغناطيسي ام نامي مغناطيسيا فيكون عن طريق العزم.

أنواع المغناطيسية

يمكن التعرف على المواد المغناطيسية على أنها تنتمي إلى واحدة من أربع فئات: المغناطيسية الحديدية ، والبارا المغناطيسية ، والدايا مغناطيسية المغناطيسية ، والمغناطيسية المضادة ، وأقوى أشكال المغناطيسية هي المغناطيسية الحديدية.

تعرض المواد المغناطيسية الحديدية جاذبية مغناطيسية قوية بما يكفي لتشعر بها ، قد تظل المواد المغناطيسية الحديدية ممغنطة بمرور الوقت.

على النقيض من المغناطيسية الحديدية ، فإن قوى البارامغناطيسية ، والمغناطيسية المزدوجة ، والمغناطيسية المضادة ضعيفة ، في المغناطيسية المضادة ، تتحاذى اللحظات المغناطيسية للجزيئات أو الذرات في نمط يشير فيه الإلكترون المجاور إلى اتجاهين متعاكسين ، لكن الترتيب المغناطيسي يتلاشى فوق درجة حرارة معينة.

تنجذب المواد البارامغناطيسية بشكل ضعيف إلى المجال المغناطيسي ، تصبح المواد المضادة للمغناطيسية المزدوجة فوق درجة حرارة معينة.

المواد الدايا المغناطيسية تصد بضعف بواسطة المجالات المغناطيسية ، وجميع المواد نفاذية مغناطيسية ، لكن المادة لا توصف عادة بالمغناطيسية ما لم تكن الأشكال الأخرى للمغناطيسية غائبة ، يعتبر البزموت والأنتيمون من الأمثلة على المغناطيسات.

الدايامغناطيسية

هي ظاهرة مغناطيسية أخرى ، تستجيب الإلكترونات الموجودة داخل مادة ما للمجال المغناطيسي الخارجي عن طريق الدوران بشكل أسرع بشكل أساسي ، كل هذا الدوران يولد قوى مغناطيسية تقاوم المجال الخارجي ، ونظرًا لأن جميع الذرات تمتلك إلكترونات ، فإن جميع المواد نفاذية مغناطيسية إلى حد ما ، ولكن إذا كانت موجودة ، فإن القوى الأقوى للمغناطيسية أو المغناطيسية الحديدية سوف تطغى بسهولة على النفاذية المغناطيسية.ومع ذلك ، فإن النفاذية المغناطيسية “الدايا مغناطيسية” لبعض المواد محجوبة إما عن طريق جاذبية مغناطيسية ضعيفة (البارامغناطيسية) أو جاذبية قوية جدًا (المغناطيسية الحديدية) ، يمكن ملاحظة نفاذية المغناطيسية في المواد ذات البنية الإلكترونية المتماثلة (مثل البلورات الأيونية والغازات النادرة) ولا توجد لحظة مغناطيسية دائمة ، لا تتأثر نفاذية المغناطيسية بالتغيرات في درجة الحرارة ، بالنسبة للمواد غير المغنطيسية ، تكون قيمة القابلية للتأثر (مقياس للمقدار النسبي للمغناطيسية المستحثة) سالبة دائمًا وتقترب عادةً من سالب واحد على مليون.باختصار ، نفاذية المغناطيسية هي خاصية للمواد التي ليس لها عزم مغناطيسي ذري جوهري ، ولكن عند وضعها في مجال مغناطيسي يصد المجال بشكل ضعيف ، مما يؤدي إلى حساسية مغناطيسية سلبية صغيرة ، مواد مثل الماء والنحاس والنيتروجين وكبريتات الباريوم ومعظم الأنسجة نفاذية مغناطيسية.[2]