Почему магнит не притягивает некоторые металлы

Какие металлы, кроме железа, притягиваются магнитом?

Возможность магнита притягивать к себе различные металлические предметы наверняка хорошо знакома каждому. Присутствие их в повседневной жизни остается практически незамеченным, например, в виде различных изображений на дверцах холодильника. Не говоря уже о применении магнитов в медицине и других отраслях. Как устроен магнит и какие вещества он притягивает, помимо железа?

Что такое магнит и как он устроен?

Магнит – это тело, которое обладает собственным магнитным полем. Магниты бывают нескольких видов:

  1. Постоянные – изделия, которые после однократного намагничивания сохраняют данное свойство. Магниты разделяются на несколько подвидов в зависимости от силы и других параметров.
  2. Временные – функционируют по принципу постоянных, но лишь тогда, когда располагаются в сильном магнитном поле. Например, изделия из так называемого мягкого железа (гвозди, скрепки и т.п.).
  3. Электромагниты представляют собой провода, плотно намотанные на каркас. Как правило, такое устройство оснащено железным сердечником. Работает оно лишь при условии прохождения по проводу электрического тока.

Постоянный магнит – наиболее привычный и распространенный. Для его изготовления чаще всего используют следующие сочетания материалов:

  • неодим-железо-бор;
  • альнико или сплав ЮНДК (железо, алюминий, никель, кобальт);
  • самарий-кобальт;
  • ферриты (соединения оксидов железа и других металлов-ферримагнетиков).

Магнетизм

Любой магнит имеет южный и северный полюс. Одинаковые полюса отталкиваются, а противоположные – притягиваются.

Почему магнит притягивает лишь определенные вещества?

Принцип его работы построен на создании магнитного поля при помощи движущихся электронов. В целом электрон является простейшим магнитом. А любая заряженная частица, находящаяся в движении, образует магнитное поле. Если движущихся частиц много, а их перемещение происходит вокруг одной оси, получается тело с магнитными свойствами.

Почему в таком случае магнит не притягивает все вещества подряд? В состав атома входит ядро, а также электроны, вращающиеся вокруг него. У электронов есть специальные уровни, по которым они вращаются, или орбиты. На каждом таком уровне расположено по 2 электрона. Причем вращаются они в разных направлениях.

Однако есть вещества под названием ферромагнетики. Некоторые электроны у них непарные. Соответственно, определенное их количество может вращаться в одном и том же направлении. Так создается магнитное поле вокруг каждого атома вещества.

Обычно атомы находятся в произвольном порядке. В таком случае поля уравновешивают друг друга. Но если же направить магнитные поля всех атомов в одном направлении, получается магнит. Примечательно, что притягиваться могут разные металлы и другие вещества, но намного слабее по сравнению с ферромагнетиками. Чтобы ощутить притяжение, необходимо задействовать очень сильный магнит.

Направление магнитного поля

К ферромагнетикам относятся такие металлы, как железо, кобальт, никель, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий. Также аналогичными свойствами характеризуются некоторые металлические сплавы и соединения. Количество ферромагнетиков неметаллического происхождения не так велико или пока мало изучено. К ним относится, например, оксид хрома.

Магнитной восприимчивостью характеризуются вещества (преимущественно металлы), которые обладают определенной структурой. Их называют ферромагнетиками – это вещества, у которых магнитные поля атомов складываются в одном направлении. Помимо железа, к ферромагнетикам относятся кобальт, никель, тербий, гадолиний, диспрозий, гольмий, эрбий. Также магнит притягивает некоторые сплавы и даже неметаллические вещества – например, оксид хрома.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Читайте также:  Какая толщина металла для лонжеронов

Магнит и магнитное поле: почему притягивается только металл? .

Какие металлы не магнитятся: список

Ферромагнетиков, то есть металлов, которые хорошо магнитятся, в природе существует всего 9. Это железо, кобальт, никель, их сплавы и соединения, а также шесть металлов- лантаноидов: гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий и тулий.

Металлы, притягивающиеся только к очень сильным магнитам (парамагнетики): алюминий, медь, платина, уран.

Поскольку в быту не встречаются настолько большие магниты, которые бы притянули парамагнетик, а также не встречаются металлы-лантаноиды, можно смело утверждать, что все металлы, кроме железа, кобальта, никеля и их сплавов не будут притягиваться к магнитам.

Магнитные свойства металлов таблица – ooo-asteko.ru

В справочных таблицах дана удельная магнитная восприимчивостьχ некоторых пара- и диамагнитных тел, которая для изотропных тел определяется выражением:

χ = Y / H

где Y обозначает намагниченность 1г тела, а Н — напряженность внешнего намагничивающего поля.

Таблица магнитная восприимчивость χ для элементов

Твердые тела предполагаются в изотропном состоянии. Температуры (t °С) отвечают стоградусной шкале.

Элементы t (°С) χ-10β
Азот 18 -0,34
Алюминий 18 +0,65
Аргон 18 -0,48
Барий 20 +0,91
Висмут 18 -1,38
260 -1,02
Водород 18 -1,98
Вольфрам 16 +0,28
Гелий 18 -0,47
Золото 18 -0,15
-256,6 -0,13
Иридий 25 +0,14
200 +0,17
450 -0,20
850 -0,26
1150 +0,31
Кадмий 18 -0,18
Калий 20 +0,52
Кальций 20 +1.10
Кислород 20 +106,2
Кислород жидкий -195 +259,6
Кислород твердый -240 +60
Кремний 20 -0,13
Литий 16 +0,50
Магний 18 +0,55
Магний жидкий 700 +0,55
Марганец 22 +9,9
Медь 18 -0,085
Молибден 18 +0,04
Натрий 18 +0,51
Неон 18 -0,33
Олово 18 +0,025
Олово серое 18 -0,35
Олово жидкое 400 -0,036
Палладий 18 +5,4
200 +4,6
750 +2,6
1230 +1,7
Платина 18 -1,10
250 -0,66
700 -0,45
1220 +0,30
Ртуть 18 -0,19
Ртуть твердая —80 -0,15
Свинец 16 -0,11
Свинец жидкий 330 -0,08
Сера ромб 18 -0,49
Сера жидкая 113 -0,49
220 -0,49
Серебро 16 -0,20
Сурьма 16 -0,87
Сурьма жидкая 800 -0,49
Тантал 18 +0,87
820 +0,77
Углерод алмаз 18 -0,49
400 -0,51
1200 -0,56
Углерод графит 20 -3,5
-170 -6,0
600 -2,0
1000 -1,3
Фосфор белый 20 -0,90
Хлор жидкий -60 -0,57
Хром 18 +3,6
1100 +4,2
Цинк 18 -0,157
Цинк жидкий 450 -0,09
Эрбий 18 +22

Таблица магнитная восприимчивость χ для некоторых соединений, органических и неорганических

Твердые тела предполагаются в изотропном состоянии. Температуры (t °С) отвечают стоградусной шкале.

Вещество t (°С) χ-10β
Алюминий сернокислый 18 -0,48
Алюминий хлористый 19 -0,60
Аммиак (газ) 16 -1,1
Ацетон 15 -0,58
Барий сернокислый -0,306
Барий хлористый 15 -0,41
Бериллий хлористый 17 -0,60
Бензол 16,8 -0,71
Висмут йодистый 20 -0,49
Висмут бромистый 19 -0,33
Вода 10 -0,72
Водород хлористый 22 -0,66
Воздух 20 +24,2
Гадолиний хлористый 18 +91
Гадолиния окись 20 +130,1
Глицерин 20 -0,54
Железа окись 20 189,1
Железо бромное 18 +48
Железо сернокислое 19 +74,2
Железо хлористое 17 +101,2
Железо хлорное 20 +86,2
Калий бромистый -0,377
Калий железосинеродистый 21 +7,08
Калий марганцевокислый 21 +0,175
Калий хлористый 20 -0,52
Кварц 20 -0,49
Кислота уксусная 20 -0,53
Кислота азотная 22 -0,467
Кислота серная 22 -0,44
Кобальт хлористый 25 +90,5
Кобальт йодистый 18 +32,0
Кобальт сернокислый 22 59,6
Магний бромистый 20 -0,57
Магний хлористый 12 -0,58
Марганец сернокислый 24 88,5
Марганец хлористый 24 107,0
Натрий хлористый 18 -0,50
Натрий сернокислый 16 -0,86
Нефть 15-20 ок. -0,8
Никель бромистый 18 +19,0
Никеля закись +48,3
Никель сернокислый 15,9 +26,7
Никель хлористый 24 +44,7
Олово двуххлористое -0,34
Парафин 20 ок. -0,5
Свинец бромистый 20 -0,28
Свинец йодистый 19 -0,33
Свинец хлористый 15 -0,32
Спирт бутиловый -0,74
Спирт метиловый -3 -0,65
Спирт этиловый 19 -0,74
Стекло (крон) -0,90
Стекло (тяжелый флинт) -1,2
Сурьма треххлористая 15 -0,36
Сурьмы трехокись 14 -0,19
Углекислота 18 -0,42
Хлороформ 15 -0,49
Хром хлористый 19 +44,3
Хром сернокислый 21 +29,5
Хрома трехокись 17 +0,51
Цинк бромистый 19 -0,40
Цинк сернокислый -0,48
Цинк хлористый 22 -0,47
Шеллак -0,30
Эбонит 20 +0,6
Этилацетат 6 -0,607
Этилен 20 -1,6
Этилен хлористый -0,602
Эфир этиловый 20 -0,77
Читайте также:  Как маркируют конструкционные легированные стали

_______________

Источник информации: КРАТКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК/ Том 1, — М.: 1960.

НЕМАГНИ́ТНЫЕ МАТЕРИА́ЛЫ

НЕМАГНИ́ТНЫЕ МАТЕРИА́ЛЫ, ма­те­риа­лы с низ­кой маг­нит­ной про­ни­цае­мо­стью ($μ⩽1,5$). Раз­ли­ча­ют диа- и па­ра­маг­нит­ные, сла­бо­фер­ро­маг­нит­ные и ан­ти­фер­ро­маг­нит­ные ма­те­риа­лы.

Стро­го го­во­ря, аб­со­лют­но не об­ла­даю­щих маг­нит­ны­ми свой­ст­ва­ми ма­те­риа­лов не су­ще­ст­ву­ет, т. к.

диа­маг­не­тизм – свой­ст­во, при­су­щее всем ве­ще­ст­вам, ко­то­рое в боль­шей или мень­шей сте­пе­ни мо­жет пе­ре­кры­вать­ся элек­трон­ным или ядер­ным па­ра­маг­не­тиз­мом, фер­ро­маг­не­тиз­мом или ан­ти­фер­ро­маг­не­тиз­мом.

К Н. м. от­но­сит­ся боль­шин­ст­во ме­тал­лов и спла­вов (в т. ч. ау­сте­нит­ные ста­ли и чу­гу­ны), а так­же боль­шин­ст­во по­ли­ме­ров и ком­по­зи­тов на их ос­но­ве, де­ре­во, стек­ло и мно­гие др. ма­те­риа­лы. Как кон­ст­рук­ци­он­ные ма­те­риа­лы наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние, бла­го­да­ря вы­со­ким ме­ха­нич.

свой­ст­вам, из­но­со­стой­ко­сти и дол­го­веч­но­сти, по­лу­чи­ли ме­тал­лич. Н. м., гл. обр. не­маг­нит­ные ста­ли и чу­гу­ны, а так­же спла­вы ме­ди, алю­ми­ния, ти­та­на (напр., ни­ке­лид ти­та­на) и др.

Не­маг­нит­ность ста­лей и чу­гу­нов обес­печи­ва­ет­ся соз­да­ни­ем в них струк­ту­ры аусте­ни­та, что дос­ти­га­ет­ся со­от­вет­ст­ву­ю­щим ле­ги­ро­ва­ни­ем. Не­маг­нит­ные сталь и чу­гун ха­рак­те­ри­зу­ют­ся вы­со­ким удель­ным элек­три­че­ским со­про­тив­ле­ни­ем. Луч­ши­ми тех­но­ло­гич.

свой­ст­ва­ми об­ла­да­ют хро­мо­ни­ке­ле­вые не­маг­нит­ные ста­ли, вы­пус­кае­мые в ви­де лис­тов, про­воло­ки и лент. Ти­пич­ный со­став не­маг­нит­ной ста­ли: до 0,12% (по мас­се) $ce$, до 0,8% $ce$, 1–2% $ce$, 17–19% $ce$, 11–13% $ce$, ос­таль­ное – $ce;; μ$= 1,05–1,2.

Для де­та­лей слож­ной кон­фи­гу­ра­ции, от ко­то­рых не тре­бу­ет­ся вы­со­кой проч­но­сти, при­ме­ня­ют бо­лее де­шё­вые не­маг­нит­ные чу­гу­ны, удель­ное элек­трич. со­про­тив­ле­ние ко­то­рых (1,4–2,0 мкОм·м), как пра­ви­ло, боль­ше, чем у не­маг­нит­ных ста­лей (ок.

1 мкОм·м), что обес­пе­чи­ва­ет ма­лые по­те­ри энер­гии на вих­ре­вые то­ки в де­та­лях, ра­бо­таю­щих на пе­ре­мен­ном то­ке. Наи­бо­лее рас­про­стра­не­ны ни­кель-мар­ган­це­вые чу­гу­ны, со­дер­жа­щие (по­ми­мо $ce$) 2,6–3,2% $ce$, 5–7,5% $ce$, 9–12% $ce$, 2,5–3,5% $ce$ и до 1,1% $ce

;; μ$=1,03–1,06. Н. м.

на ос­но­ве цвет­ных ме­тал­лов име­ют обыч­но бо­лее низ­кую маг­нит­ную про­ни­цае­мость, чем не­маг­нит­ные ста­ли и чу­гу­ны, хо­ро­шо об­ра­ба­ты­ва­ют­ся ре­за­ни­ем и дав­ле­ни­ем, од­на­ко их ме­ха­нич. свой­ст­ва не все­гда удов­ле­тво­ри­тель­ны, а элек­трич. со­про­тив­ле­ние ма­ло.

Н. м. при­ме­ня­ют для из­го­тов­ле­ния де­та­лей, ко­то­рые не долж­ны ока­зы­вать маг­нит­но­го влия­ния на ра­бо­чую сис­те­му из­ме­рит. ус­та­но­вок, при­бо­ров, ма­шин и ап­па­ра­тов. Из Н. м.

го­то­вят ко­роб­ки ком­па­сов, де­та­ли элек­тро­из­ме­рит.

при­бо­ров и ча­сов, не­маг­нит­ные пру­жи­ны, втул­ки и флан­цы (сквозь ко­то­рые про­хо­дят ка­бе­ли пе­ре­мен­но­го то­ка), стя­ги­ваю­щие бол­ты и ко­жу­хи транс­фор­ма­то­ров и элек­тро­ма­шин, спец. (не­маг­нит­ное) мед. обо­ру­до­ва­ние и др.

Естественнонаучные исследования

Эрстед, проводя эксперименты с магнитной стрелкой и проводником, приметил следующую особенность: разряд энергии, направленный в сторону к стрелке, мгновенно на нее действовал, и она начинала отклоняться.

Стрелка всегда отклонялась, с какой бы стороны он не подошел.

Продолжать многократные эксперименты с магнитом стал физик из Франции Доминик Франсуа Араго, взяв за основу трубку из стекла, перемотанную металлической нитью, посередине этого предмета он установил железный стержень. С помощью электричества, находившееся внутри железо начинало резко намагничиваться, из-за этого стали прилипать различные ключи, но стоило отключить разряд, и ключи сразу падали на пол. Исходя из происходящего физик из Франции Андре Ампер, разработал точное описание всего происходящего в этом эксперименте.

Читайте также:  Какая масса сульфида железа образуется при взаимодействии

Когда магнит притягивает к себе металлические предметы, это кажется волшебством, но в действительности «волшебные» свойства магнитов связаны всего лишь с особой организацией их электронной структуры. Поскольку электрон, вращающийся вокруг атома, создает магнитное поле, все атомы являются маленькими магнитами; однако в большинстве веществ неупорядоченные магнитные эффекты атомов уравновешивают друг друга.

Касание конца магнита к металлическим скрепкам приводит к возникновению у каждой скрепки северного и южного полюса. Эти полюса ориентируются в том же направлении, что и у магнита. Каждая скрепка стала магнитом.

Бесчисленные маленькие магнитики

Некоторые металлы имеют кристаллическую структуру, образованную атомами, сгруппированными в магнитные домены. Магнитные полюса доменов обычно имеют различное направление (красные стрелки) и не оказывают суммарного магнитного воздействия.

Образование постоянного магнита

Обычно магнитные домены железа ориентированы бессистемно (розовые стрелки), и естественный магнетизм металла не проявляется. Если к железу приблизить магнит (розовый брусок), магнитные домены железа начинают выстраиваться вдоль магнитного поля (зеленые линии). Большинство магнитных доменов железа быстро выстраивается вдоль силовых линий магнитного поля. В результате железо само становится постоянным магнитом.

Магнитно-твердые материалы

Магнитно-твердые материалы применяются для изготовления постоянных магнитов. Эти материалы должны отвечать следующим требованиям:

  1. обладать большой остаточной индукцией;
  2. иметь большую максимальную магнитную энергию;
  3. обладать стабильностью магнитных свойств.

Самым дешевым материалом для постоянных магнитов является углеродистая сталь (0,4 – 1,7 % углерода, остальное – железо). Магниты, изготовленные из углеродистой стали, обладают невысокими магнитными свойствами и быстро теряют их под влиянием нагрева, ударов и сотрясений.

Легированные стали обладают лучшими магнитными свойствами и применяются для изготовления постоянных магнитов чаще, чем углеродистая сталь. К таким сталям относятся хромистая, вольфрамовая, кобальтовая и кобальто-молибденовая.

Для изготовления постоянных магнитов в технике разработаны сплавы на основе железа – никеля – алюминия. Эти сплавы отличаются высокой твердостью и хрупкостью, поэтому они могут обрабатываться только шлифованием. Сплавы обладают исключительно высокими магнитными свойствами и большой магнитной энергией в единице объема.

В таблице 1 приведены данные о составе некоторых магнитно-твердых материалов для изготовления постоянных магнитов.

Химический состав магнитно-твердых материалов

Наименование материала Химический состав в весовых процентах Относительный вес на единицу магнитной энергии
Углеродистая сталь Хромистая сталь Вольфрамовая сталь Кобальтовая сталь Кобальто-молибденовая сталь Альни Альниси Альнико Магнико 0,45 C остальное Fe 2 – 3 Cr; 1 C 5 W; 1 C 5 – 30 Co; 5 – 8 Cr; 1,5 – 5 W 13 – 17 Mo; 10 – 12 Co 12,5 Al; 25 Ni; 5 Cн 14 Al; 34 Ni; 1 Si 10 Al; 17 Ni; 12 Co; 6 Cн 24 Co; 13 Si; 8 Al; 3 Cн 26,7 17,2 15,8 5,1 – 12,6 3,8 3,6 3,4 3,1 1

Распределение парамагнетиков и диамагнетиков в периодической системе элементов Менделеева

Магнитные свойства простых веществ периодично изменяются с увеличением порядкового номера элемента.

Вещества, не притягивающиеся к магнитам (диамагнетики), располагаются преимущественно в коротких периодах – 1, 2, 3. Какие металлы не магнитятся? Это литий и бериллий, а натрий, магний и алюминий уже относят к парамагнетикам.

Вещества, притягивающиеся к магнитам (парамагнетики), расположены преимущественно в длинных периодах периодической системы Менделеева – 4, 5, 6, 7.

Однако последние 8 элементов в каждом длинном периоде также являются диамагнетиками.

Кроме того, выделяют три элемента – углерод, кислород и олово, магнитные свойства которых различны у разных аллотропных модификаций.

К тому же называют еще 25 химических элементов, магнитные свойства которых установить не удалось вследствие их радиоактивности и быстрого распада или сложности синтеза.

Магнитные свойства лантаноидов и актиноидов (все они являются металлами) меняются незакономерно. Среди них есть и пара- и диамагнетики.

Выделяют особые магнитоупорядоченные вещества – хром, марганец, железо, кобальт, никель, свойства которых изменяются незакономерно.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл и камни