Kluczowa różnica między materiałami paramagnetycznymi i diamagnetycznymi polega na tym, że materiały paramagnetyczne są przyciągane przez zewnętrzne pola magnetyczne, podczas gdy materiały diamagnetyczne odpychają się od pól magnetycznych.
Materiały wykazują tendencję do wykazywania słabych właściwości magnetycznych w obecności zewnętrznego pola magnetycznego. Niektóre materiały są przyciągane do zewnętrznego pola magnetycznego, podczas gdy inne odpychają się od niego. Ze względu na tę różnicę w zachowaniu magnetycznym możemy podzielić pierwiastki i związki na dwa typy, a mianowicie paramagnetyczne i diamagnetyczne. Materiały przyciągane przez zewnętrzne pola magnetyczne to materiały paramagnetyczne. Z drugiej strony materiały, które odpychają się od zewnętrznych pól magnetycznych, to materiały diamagnetyczne.
Co to jest paramagnetyczny?
Paramagnetyzm występuje z powodu obecności w układzie niesparowanych elektronów. Każdy pierwiastek ma inną liczbę elektronów, co określa jego charakter chemiczny. W zależności od tego, jak te elektrony wypełniają poziomy energii wokół jądra odpowiedniego atomu, niektóre elektrony pozostają niesparowane. Te niesparowane elektrony działają jak małe magnesy, powodując właściwości magnetyczne pod wpływem przyłożonego z zewnątrz pola magnetycznego. Właściwie to spin tych elektronów powoduje magnetyzm.
Materiały paramagnetyczne mają stałe dipolowe momenty magnetyczne ze względu na spin niesparowanych elektronów, nawet przy braku zewnętrznego pola magnetycznego. Ale te dipole orientują się losowo z powodu ruchu termicznego, dając tym samym zerowy dipolowy moment magnetyczny netto. Kiedy przykładamy zewnętrzne pole magnetyczne, dipole mają tendencję do ustawiania się zgodnie z kierunkiem przyłożonego pola magnetycznego, co powoduje powstanie dipolowego momentu magnetycznego netto. Dlatego materiały paramagnetyczne są w niewielkim stopniu przyciągane przez zewnętrzne pole magnetyczne. Ale materiał nie zachowuje właściwości magnetycznych po usunięciu pola zewnętrznego. Tylko niewielka indukowana magnetyzacja tworzy się nawet w obecności zewnętrznego pola magnetycznego. Dzieje się tak, ponieważ tylko niewielka część spinów orientuje się w zewnętrznym polu magnetycznym. Również ten ułamek jest wprost proporcjonalny do siły utworzonego pola.
Rysunek 01: Układ elektronów materiałów paramagnetycznych i diamagnetycznych
Ogólnie rzecz biorąc, im większa liczba niesparowanych elektronów, tym wyższe zachowanie paramagnetyczne i wyższa siła wytworzonego pola. Dlatego metale przejściowe i wewnętrzne metale przejściowe wykazują silniejsze efekty magnetyczne ze względu na lokalizację elektronów „d” i „f”, a także z powodu obecności wielu niesparowanych elektronów. Niektóre powszechnie znane pierwiastki paramagnetyczne to magnez, molibden, lit i tantal. Istnieją również silniejsze syntetyczne paramagnesy, takie jak „ferrofluidy”.
Co to jest diamagnetyka?
Niektóre materiały wykazują tendencję do odpychania magnetycznego w kontakcie z zewnętrznym polem magnetycznym. To są materiały diamagnetyczne. Tworzą pola magnetyczne, które są przeciwne do zewnętrznego pola magnetycznego, a tym samym wykazują zachowanie odpychające. Ogólnie rzecz biorąc, wszystkie materiały mają właściwości diamagnetyczne, co w niewielkim stopniu przyczynia się do zachowania magnetycznego materiału pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego. Jednak w przypadku materiałów, które wykazują inne właściwości magnetyczne, takie jak paramagnetyzm i ferromagnetyzm, wpływ diamagnetyzmu jest znikomy. Ze względu na słabe właściwości magnetyczne, skutki diamagnetyzmu są trudne do zaobserwowania. „Bizmut” działa jak silny diamagnes.
Jaka jest różnica między paramagnetykiem a diamagnetykiem
Termin paramagnetyczny odnosi się do przyciągania materiału do zewnętrznego pola magnetycznego, natomiast termin diamagnetyczny odnosi się do odpychania materiału od zewnętrznego pola magnetycznego. Dzieje się tak głównie dlatego, że materiały paramagnetyczne mają niesparowane elektrony, podczas gdy materiały diamagnetyczne nie mają niesparowanych elektronów. Jest to podstawowa różnica między materiałami paramagnetycznymi i diamagnetycznymi.
Kolejną istotną różnicą pomiędzy materiałami paramagnetycznymi i diamagnetycznymi jest to, że pole magnetyczne wytwarzane przez materiały paramagnetyczne jest skierowane w kierunku zewnętrznego pola magnetycznego, podczas gdy pole magnetyczne wytwarzane przez materiały diamagnetyczne jest przeciwne do zewnętrznego pola magnetycznego.
Poniższa infografika przedstawia podsumowanie porównania różnic między materiałami paramagnetycznymi i diamagnetycznymi.
Podsumowanie – paramagnetyczne a diamagnetyczne
Możemy podzielić materiały na trzy główne typy zgodnie z ich właściwościami magnetycznymi; są to materiały diamagnetyczne, paramagnetyczne i ferromagnetyczne. Różnica między materiałami paramagnetycznymi i diamagnetycznymi polega na tym, że materiały paramagnetyczne są przyciągane przez zewnętrzne pola magnetyczne, podczas gdy materiały diamagnetyczne odpychają się od pól magnetycznych.
