Hoe te weten of een element paramagnetisch of diamagnetisch is

Materialen kunnen worden geclassificeerd als ferromagnetisch, paramagnetisch of diamagnetisch op basis van hun reactie op een extern magnetisch veld.

Ferromagnetisme is een groot effect, vaak groter dan dat van het aangelegde magnetische veld, dat zelfs blijft bestaan ​​bij afwezigheid van een aangelegd magnetisch veld. Diamagnetisme is een eigenschap die tegen een toegepast magnetisch veld is, maar het is erg zwak.

Paramagnetisme is sterker dan diamagnetisme maar zwakker dan ferromagnetisme. In tegenstelling tot ferromagnetisme, blijft paramagnetisme niet bestaan ​​zodra het externe magnetische veld is verwijderd omdat thermische beweging de elektronspinoriëntaties willekeurig maakt.

De sterkte van paramagnetisme is evenredig met de sterkte van het aangelegde magnetische veld. Paramagnetisme treedt op omdat elektronenbanen stroomlussen vormen die een magnetisch veld produceren en een magnetisch moment bijdragen. In paramagnetische materialen heffen de magnetische momenten van de elektronen elkaar niet volledig op.

Hoe diamagnetisme werkt

Allemaal materialen zijn diamagnetisch. Diamagnetisme treedt op wanneer orbitale elektronenbeweging kleine stroomlussen vormt, die magnetische velden produceren. Wanneer een extern magnetisch veld wordt aangelegd, richten de stroomlussen zich op en verzetten ze zich tegen het magnetische veld. Het is een atomaire variatie van de wet van Lenz, waarin staat dat geïnduceerde magnetische velden zich verzetten tegen de verandering die ze heeft gevormd.

Als de atomen een netto magnetisch moment hebben, overweldigt het resulterende paramagnetisme het diamagnetisme. Diamagnetisme wordt ook overweldigd wanneer het ordenen op lange afstand van atomaire magnetische momenten ferromagnetisme veroorzaakt.

Dus paramagnetische materialen zijn ook diamagnetisch, maar omdat paramagnetisme sterker is, zijn ze zo geclassificeerd.

Het is vermeldenswaard dat elke geleider sterk diamagnetisme vertoont in de aanwezigheid van een veranderend magnetisch veld omdat circulerende stromen zich verzetten tegen magnetische veldlijnen. Ook is elke supergeleider een perfecte diamagnet omdat er geen weerstand is tegen de vorming van stroomlussen.

U kunt bepalen of het netto-effect in een monster diamagnetisch of paramagnetisch is door de elektronenconfiguratie van elk element te onderzoeken. Als de elektronensubshells volledig zijn gevuld met elektronen, zal het materiaal diamagnetisch zijn omdat de magnetische velden elkaar opheffen. Als de elektronensubshells onvolledig zijn gevuld, zal er een magnetisch moment zijn en zal het materiaal paramagnetisch zijn.

Paramagnetisch versus diamagnetisch voorbeeld

Welke van de volgende elementen zou naar verwachting paramagnetisch zijn? diamagnetisch?

• Hij
• Worden
• Li
• N

Oplossing

Alle elektronen zijn spin-gepaarde in diamagnetische elementen, zodat hun subschalen zijn voltooid, waardoor ze niet worden beïnvloed door magnetische velden. Paramagnetische elementen worden sterk beïnvloed door magnetische velden omdat hun subschalen niet volledig gevuld zijn met elektronen.

Om te bepalen of de elementen paramagnetisch of diamagnetisch zijn, schrijft u de elektronenconfiguratie voor elk element uit.

• Hij: 1s² subschaal is gevuld
• Be: 1s²2s² subschaal is gevuld
• Li: 1 sec²2s¹ subschaal is niet ingevuld
• N: 1s²2s²2p³ subschaal is niet ingevuld

Antwoord

• Li en N zijn paramagnetisch.
• Hij en Be zijn diamagnetisch.

Voor verbindingen geldt dezelfde situatie als voor elementen. Als er niet-gepaarde elektronen zijn, zullen deze een aantrekkingskracht op een toegepast magnetisch veld (paramagnetisch) veroorzaken. Als er geen ongepaarde elektronen zijn, zal er geen aantrekkingskracht zijn op een toegepast magnetisch veld (diamagnetisch).

Een voorbeeld van een paramagnetische verbinding is het coördinatiecomplex [Fe (edta)₃]^2-. Een voorbeeld van een diamagnetische verbinding zou NH zijn₃.