Paramagnetizam — разлика између измена

597 бајтова додато ,  пре 8 година
м
нема резимеа измене
м
'''Paramagnetizam''' je oblik [[magnetizam|magnetizma]] koji se javlja samo u prisustvu spoljnjeg [[magnetno polje|magnetnog polja]]. Paramagnetični materijali su privučeni dejstvom magnetnog polja, ali za razliku od [[feromagnetizam|feromagnetičnih]], magnetne osobine pokazuju isključivo u prisustvu spoljnjeg magnetnog polja.
Paramagnetične supstance je detaljno izučavao i dao im ime britanski naučnik [[Majkl Faradej]] 1845. godine. Paramagnetici poprilično slabo interaguju sa [[magnet|magnetima]], oko sto hiljada puta slabije od feromagnetika, tako da se te interakcije mogu detektovati samo pomoću veoma osetljivih instrumenata ili korišćenjem dosta jakih magneta.Jak paramagnetizam se javlja u jedinjenjima koja sadrže [[гвожђе_(хемијски_елемент)|gvožđe]], [[paladijum]], [[platina|platinu]] i retke metale.
 
Paramagnetične supstance je detaljno izučavao i dao im ime britanski naučnik [[Majkl Faradej]] 1845. [[godine]]. Paramagnetici poprilično slabo interaguju sa [[magnet|magnetima]], oko sto hiljada puta slabije od feromagnetika, tako da se te interakcije mogu detektovati samo pomoću veoma osetljivih instrumenata ili korišćenjem dosta jakih magneta. Jak paramagnetizam se javlja u jedinjenjima koja sadrže [[гвожђе_(хемијски_елемент)|gvožđe]], [[paladijum]], [[platina|platinu]] i retke metale.
====Magnetna susceptibilnost i permeabilnost kod paramagnetika====
 
====Magnetna susceptibilnost i permeabilnost kod paramagnetika====
Jači magnetni efekti se najčešće mogu uočiti kod čestica koje poseduju d- i f-elektrone.Paramagnetici imaju pozitivnu [[magnetna susceptibilnost|magnetnu susceptibilnost]] (χ), mada reda veličina od 10<sup>-3</sup> do 10<sup>-5</sup>, ali može biti i reda veličine 10<sup>-1</sup> kod sintetičkih paramagnetika kao što su [[ferofluidi]]. [[Magnetna permeabilnost]] je veća od 1.
 
====Magnetni momenat kod paramagnetika====
[[slika:Haoticno kretanje dipola.gif|мини|420п|Struktura paramagneticnog materijala kada nije dovedeno spoljno magnetno polje]]
Kod čestica paramagnetika postoje dva [[moment impulsa|momenta impulsa]]. Prvi je moment impulsa orbitale, a drugi moment impulsa elektronskog spina. Moment impulsa spina je stalna karakteristika elektrona bez obzira na to gde se on nalazi. Ove dve vrste momenata impulsa se kombinuju dajući ukupan moment impulsa koji sačinjava magnetne momente. Kako paramagnetici obično imaju polupopunjene [[atomska orbitala|atomske]] ( [[molekulska orbitala|molekulske]] ) orbitale, odnosno nesparene elektronske spinove, moment impulsa unutar jednog [[atom]]a ([[molekul]]a) različit je od nule, pa se on ponaša kao stalni magnetni [[dipol]]. U odsustvu spoljašnjeg magnetnog polja efekti egzistencije stalnih magnetnih momenata nisu uočljivi zbog njihovog haotičnog rasporeda, tako da kada se posmatra telo u celini njegov ukupni magnetni momenat jednak je nuli zato što se nasumično orijentisani dipoli unutar tela međusobno kompenzuju (poništavaju). Dovodjenjem spoljnog magnetnog polja stvara se dijamagnetičan efekat, odnosno dolazi do pojave indukovanog magnetnog momenta, pa se dipoli unutar tela orijentišu suprotno od pravca delovanja spoljnog magnetnog polja. Za razliku od dijamagnetika, kod paramagnetika se pored toga vrši i orijentacija sopstvenih magnetnih momenata atoma ili molekula duž linija sila polja. Tako indukovani magnetni momenti daju rezultantni magnetni momenat koji ima isti pravac i smer kao i spoljno [[magnetno polje]]. Ali čak i u prisustvu spoljnog magnetnog polja ima malo indukovane magnetizacije zato što se samo mala količina spinova orijentiše ka polju. Kod paramagnetika su indukovani magnetni momenti atoma (molekula) srazmerni jačini spoljnog magnetnog polja, ali za razliku od dijamagnetika sopstveni mangetni momenti atoma(molekula) ne zavise od spoljnog polja. Pravo poreklo ovakvog orijentisanja magnetnih momenata duž linija sila može biti shvaćeno samo kada posmatramo elektronski spin i moment impulsa sa stanovišta [[Kvantna mehanika|kvantne mehanike]].
Ali čak i u prisustvu spoljnog magnetnog polja ima malo indukovane magnetizacije zato što se samo mala količina spinova orijentiše ka polju. Kod paramagnetika su indukovani magnetni momenti atoma (molekula) srazmerni jačini spoljnog magnetnog polja, ali za razliku od dijamagnetika sopstveni mangetni momenti atoma(molekula) ne zavise od spoljnog polja. Pravo poreklo ovakvog orijentisanja magnetnih momenata duž linija sila može biti shvaćeno samo kada posmatramo elektronski spin i moment impulsa sa stanovišta [[Kvantna mehanika|kvantne mehanike]].
 
====Paulijev paramagnetizam====
[[slika:Tabela magnetne susceptibilnosti.png|мини|420п|Tabela magnetne susceptibilnosti nekih elemenata]]
 
Paulijev paramagnetizam je slaba vrsta paramagnetizma koja se javlja kada se metalni materijali izlože delovanju magnetnog polja. Tada se valentni elektroni grupišu tako da bude podjednak broj suprotnih spinova. To je moguće zbog jake interakcije između susednih atoma u kristalnoj rešetki. Kada se ovakve strukture izlože delovanju magnetnog polja samo na one electrone koji su približno na [[Fermijev nivo|Fermijevom nivou]] će delovati magnetno polje zbog čega će nastati mali višak jedne vrste spinova.
Kod s- i p-elektrona delokalizacija dovodi do sparivanja spinova zbog čega slabi magnetizam. Zbog toga su s- i p-elektroni najčešće Paulijevi paramagnetici, ili ređe dijamagnetici. Kod d- i f- elemenata se lakše mogu uočiti paramagnetične osobine zato što je između ostalog kod [[lantanoid]]a veći magnetni momenat jer mogu imati čak sedam nesparenih elektrona.
 
Kod -{s}-- i -{p}--elektrona delokalizacija dovodi do sparivanja spinova zbog čega slabi magnetizam. Zbog toga su -{s}-- i -{p}--elektroni najčešće Paulijevi paramagnetici, ili ređe dijamagnetici. Kod -{d}-- i -{f}-- elemenata se lakše mogu uočiti paramagnetične osobine zato što je između ostalog kod [[lantanoid]]a veći magnetni momenat jer mogu imati čak sedam nesparenih elektrona.
====Temperaturna zavisnost====
 
====Temperaturna zavisnost====
Paramagnetizam je temperaturno zavisna pojava zato što se povećanjem temperature povećava i toplotno kretanje atoma (molekula) unutar tela, pa je zbog toga i neuređenost sistema veća zbog čega je manja verovatnoća da se određen broj atoma (molekula) orijentiše ka spoljnom magnetnom polju. Kod nekih paramagnetičnih materijala čak i na [[apsolutna nula|apsolutnoj nuli]] ostaje haotičan raspored elektronskih spinova, što znači da su oni paramagnetici u osnovnom stanju. Slab paramagnetizam koji ne zavisi od temperature postoji u mnogim metalnim elementima u čvrstom agregatnom stanju kao što su [[natrijum]] i ostali [[alkalni metali]] zbog toga što dovedeno magnetno polje utiče na spin nekih slabo vezanih elektrona.
 
====Kirijev zakon====
Kirijev zakon je matematička veza između temperature i jačine magnetizacije:
 
[[slika:kirijeva formula.png]]
-{
 
M}- – rezultujuća magnetizacija
 
Χ – magnetna susceptibilnost
 
-{H}- – magnetno polje [A/m]
 
-{T}- – temperatura [K]
[[slika:Kirijeva i Nilova tacka.gif|мини|420п|Granične tačke magnetizma]]
-{C}- – Kirijeva konstanta
 
Kirijev zakon ne važi u slučajevima kada je jako magnetno polje, a temperatura niska.
[[slika:Efektivan magnetni momenat.png]]
gde je -{n}- broj nesparenih elektrona.
 
Ako postoji razmena veće količine energije između susednih dipola, oni će međusobno interagovati i poređati se tako da oforme magnetne domene i stvoriti feromagnetične ili antiferomagnetične strukture. Paramagnetične osobine se mogu uočiti i u feromagnetičnim materijalima koji su na temperaturama iznad [[Kirijeva tačka|Kirijeve]] kod feromagneta, odnosno [[Nilova tačka|Nilove]] kod antiferomagneta. Pri ovim temperaturama toplotna energija je mnogo veća od energije interakcije spinova.
 
==Literatura==
{{refbegin|2}}-{
#Fundamentals* ofJun MagnetismYamauchi, -''Fundamentals Junof YamauchiMagnetism''
#Thermal Analysis - R. P. W. Scott
* R. P. W. Scott, ''Thermal Analysis''
#Introduction to Solid State Physics - Charles Kittel
#Solid* State Physics - Neil W. Ashcroft and N. David Mermin, ''Solid State Physics''
#* Charles Kittel, ''Introduction to Solid State Physics'' -(Wiley: CharlesNew KittelYork, 1996).
* Neil W. Ashcroft and N. David Mermin, ''Solid State Physics'' (Harcourt: Orlando, 1976).
* John David Jackson, ''Classical Electrodynamics'' (Wiley: New York, 1999).}-
{{refend}}
 
 
{{klica-fizika}}
 
[[Категорија:MagnetizamМагнетизам]]
 
[[ar:مغناطيسية مسايرة]]