Kemija čvrstog stanja 7. MAGNETSKA SVOJSTVA Ivan Vicković Odjel za kemiju J.J. Strossmayer u Osijeku [email protected] Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 1 šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja7. MAGNETSKA SVOJSTVA
Ivan VickovićOdjel za kemiju
J.J. Strossmayer u [email protected]
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 1šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 2
Kutna koli čina gibanja u klasi čnoj fizici
Moment količine gibanjaMoment vrtnje, Moment impulsa,Impulsni moment,Kutni impuls,Moment naleta,Moment veličine gibanja,Zamah,Zakretni momentAngularni moment
Prema analogiji, u kvantnoj fizici se uvodi pojam „orbitalni moment impulsa” elektrona i iz njega orbitalni kvantni broj
šk.god.2015/2016
vmrprL ×=×=
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 3
Kvantno-mehanički model atomaZa razliku od Bohr-ovog shvaćanja strukture atoma koje predpostavlja postojanje jednog kvantnog broja n kojim se određuje orbitala i energija elektrona, moderna kvantna fizika uvodi 4 kvantna broja pomoću kojih opisuje stanje elektrona ne samo u atomu vodika nego i u višeelektronskim atomima
n – glavni kvantni broj – određuje ukupnu energiju atoma (n =1,2,3,...)
l – orbitalni kvantni broj – određuje moment impulsa (količine kretanja) kojega elektroni imaju zbog kružnog kretanja ( l =,1,2,...(n-1))
ml – orbitalni magnetski kvantni broj – određuje ponašanje elektrona u atomskoj orbiti u primijenjenom vanjskom magnetskom polju koje utječe na njegovu energiju (ml = -1,...-2,-1,0,1,2,...l)
ms – spinski magnetski kvantnii broj – određuje spinski moment impulsa kojega elektroni imaju zbog spina, rotacioje oko vlastite osi (ms =-1/2, +1/2)
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 4
Porijeklo magnetskih svojstava materijala
�Magnetska svojstva materijala mogu su razumjeti iz razmatranja ponašanja elektrona u čvrstim tijelima.
�Elektron ima naboj, pa svojim gibanjem proizvodi magnetsko polje.
r
eve
T
ei
ππω
22===
Lm
e
m
emvrr
r
eviAL 222
2 −=−=−=−= ππ
µ
T=2π/ω ω=v/r
Perioda, kružna brzina
Elektronu s orbitalnim momentom impulsa L
pridružen je orbitalni magnetski dipolni moment µL
i zbog spina S spinski magnetski moment µs
Sm
es −=µ
A= r2π Jakost struje
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 5
U višeelektronskom atomu se doprinosi pojedinih elektrona zbrajaju, pa se dobije ukupan angularni moment L i ukupni spin S, a njihov vektorski zbroj daje ukupni angularni moment atoma J
Kvantno mehanički ukupni moment količine gibanja atoma je:
Magnetsko polje koje proizvode elektroni u atomu je povezano s ukupnim momentom količine gibanja J i opisuje se magnetskim dipolnim momentom
atoma µJ
SLJ +=
Orbitalno i spinsko gibanje elektrona doprinosi magnetskim svojstvima tvari
N.B. Elektroni se po kvantnim stanjima slažu tako da je ukupni angularnimoment J nekog atoma nula ako ima parni broj elektrona, a različit od nule samo ako ima neparan broj elektrona.
SLJ µµµ +=
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 6
Elektroni se obično sparuju tako da su im spinovi suprotno orijentirani (↑↓) i njihovi magnetski momenti se time ponište.
Međutim, atomi s neparnim brojem elektrona imaju jedan nespareni elektron, a time i neki rezultantni magnetski moment.
Ukupni magnetski moment atoma je vektorski zbroj orbitalnih i spinskih magnetskih momenata elektrona u omotaču atoma.
Jezgre atoma također imaju određeni magnetski moment, ali on je 103puta manji od magnetskog momenta elektrona.
Zašto atomi nisu magneti čni?
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 7
Magnetizacija tvari: odziv materijala na vanjsko magnetsko polje
µ dipolni magnetski moment
U magnetskom polju materijali se magnetiziraju i stupanj magnetizacije opisuje se vektorom magnetizacije koji je definiran kao srednja gustoća magnetskih momenata, a rasprostire se samo unutar magnetizirane tvari.
(Ekvivalentno polarizaciji dipola kod električnog polja)
VM i
i∑=
µ(A/m)
mjerna jedinica
šk.god.2015/2016
µ
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 8
Relativna magnetska permeabilnost tvari
B0 – gustoća magnetskog polja zavojnice („prazne” – bez jezgre) ili mag. indukcija uzbudnog polja
B – mag. indukcija ukupnog polja, ili gustoća mag. polja zavojnice (tvar je umetnuta u zavojnicu, do promjene je došlo zbog pojave induciranog mag. polja Bt u tvari, a indukcija je rezultat međudjelovanja magnetskih momenata elektrona i vanjskog mag. polja, tj. magnetizacije tvari)
< 1 – diamagnetične tvari > 1 – paramagnetične tvari>>> 1 – feromagnetične tvari (oko 8000 za Fe)
µr = µ / µ0
µ - magnetska permeabilnost tvari pokazuje intenzitet magnetizacije tijela, tj. magnetsku vodljivost, mjerna jedinica (Vs/Am) ili (H/m) –Henri po metru
{µr – relativna magnetska permeabilnost (u odnosu na vakuum)
permeo, -are = prolaziti, putovati kroz, prodrijeti
Kroz zavojnicu protječe struja, u zavojnicu je umetnuta tvar u kojoj se inducira magnetsko polje Bt
+
_
µ0 –magnetska permeabilnost vakuuma
šk.god.2015/2016
tBBB += 0
tMBB µ+= 0
t
t
M
B=µ
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 9
Permitivnost VS permeabilnost
ε = D/E,
gdje je D vektor električne indukcije, a E vektor jakosti električnoga polja.Mjerna je jedinica dielektrične permitivnosti farad po metru (F/m)
µ: pokazuje intenzitet magnetizacije M (jakost magnetskog dipola) tijela kada je to tijelo izloženo vanjskom magnetnom polju H
ε=ε0εr
µ=µ0µr
ε0 = 1/(µ0c2) = 8,854187817 · 10–12 F/m.
µ = B/H,
gdje je B vektor magnetske indukcije, a H vektor jakosti magnetskoga polja. Mjerna jedinica : henri po metru(H/m)
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 10
� feromagnetika (µf),� paramagnetika(µp),� vakuuma (µ0) � dijamagnetika (µd)
Usporedni pregled permeabilnosti
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/4711
Magnetska susceptibilnost tvari
Mjera udjela magnetskog polja induciranog u tvari u odnosu na uzbudno magnetsko polje
χ< 0 – diamagnetične tvari > 0 – paramagnetične tvari>>> 0 – feromagnetične tvari{
Kasnije se zbog povjesnihrazloga koriste oznake:B: magnetska indukcija ili gustoća magnetskog tokaH: jakost magnetskog polja
Susceptio, onis, f.= primanje na sebe, preuzimanje
Negativna susceptibilnost znači da je indukcija magnetskog polja u nekoj tvari manja nego što bi to bila u odsustvu te tvari.
1/2
šk.god.2015/2016
0B
Btt =χ
0B
M ttt µχ =
H
Bt =χ
Magnetska susceptibilnost χ je za materijale sa slabim magnetskim uređenjem konstanta dok za materijale s jakim magnetskim uređenjem ovisi o H.
χ Promjene χ sapovišenjem temp.
Ovisnost o polju
Dijamagnetik ~ -1·10-6 - ne
Paramagnetik 0 do 10-6 Smanjuje se ne
Feromagnetik 10-2 do 106 Smanjuje se da
Antiferomagnetik 0 do 10-2 Povećava se (da)
12Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47
Paramagnetizam i dijamagnetizam su normalnamagnetska svojstva gotovo svih materijala
Magnetska susceptibilnost tvari 2/2
šk.god.2015/2016
13Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47
Ovisnost gusto će toka o jakosti magnetskog polja za tvari razli čitih susceptibilnosti
šk.god.2015/2016
Louis Eugène Félix Néel1904. – 2000. francuski fizičar1970. Nobelova nagrada iz fizike
Pierre Curie1859. – 1906. francuski fizičar1903. Nobelova nagrada iz fizike
14Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47
Ovisnost magnetske susceptibilnosti o temperaturi
1/2
šk.god.2015/2016
Ovisnost magnetske susceptibilnosti o temperaturi
paramagnetična tvar
feromag. sve do Curie-eve temp. TC
iznad je paramagnetična
iznad TN – Néelova temp. tvar postaje paramagnetična.
15Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47
2/2
šk.god.2015/2016
- Pod utjecajem magnetskog polja tvari postaju magneti čne.- Magnetizacija, M, [A m-1] se definira kao srednja gustoća magnetskih momenata.- Magnetizacija i magnetska indukcija su proporcionalnimagnetskom polju:
χ - magnetska susceptibilnost neke tvariH - jakost magnetskog polja [A m-1]B - magnetska indukcija (gustoća magnetskog toka) [T]µr - permeabilnost [H m-1] neke tvari
16Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47
PONOVIMO
µ = µ0 µr
šk.god.2015/2016
HM χ=
HB µ= jer HMHBBB t )1()( 000 χµµ +=+=+=
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 17
Neke posljedice Pauli-jevog principa i Hund -ovih pravila
� Popunjena ljuska ne doprinosi magnetskom polju.
� Za potpuno razumijevanje nužno je razmotriti
energijske vrpce. Vrijedi analogija: elementi čije su
vrpce popunjene nisu dobri vodiči i takvi elementi
nemaju izražena magnetska svojstva.
� Najizraženija magnetska svojstva imaju prijelazni
metali, npr. željezo.
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 18
Ponašanje tvari u magnetskom polju – svojstvo svih tvari
�Važan aspekt svakog magnetskog materijala je kako se ponaša kad se stavi u vanjsko magnetsko polje.
�Diamagneti su nemagnetski materijali jer svaki atom gledano pojedinačno nema magnetski dipolni moment.
�Diamagnetizam je svojstvo svih materijala (jer je posljedica općevažećeg Lenzovog pravila), ali je toliko slab da se praktički, ukoliko materijal ima paramagnetska ili feromagnetska svojstva, ne primjećuje.
U tvari koja je unesena u vanjsko polje inducira se unutarnje polje koje je usmjereno protiv vanjskog polja, pa vanjsko polje odbija tvar.
Lenzovo pravilo
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 19
Diamagnetizam – svojstvo svih tvari
�Ako se dijamagnetski materijal stavi u vanjsko magnetsko polje, tada se u njemu, prema Lenzovu pravilu, stvori slabi magnetski dipolni moment sa smjerom koji je suprotan vanjskom polju.
�Magnetski dipoli, tj. vrtložne struje, stvaraju se na atomskom nivou i to neovisno o tipu materijala.
�Primjer diamagnetskih tvari: Pb, Bi, Cu, H2, i dr.
�Ako je vanjsko polje neuniformno, na dijamagnetski materijal djeluje sila koja ga odvlači od područja s većim magnetskim poljem u područje s manjim poljem.
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 20
�Kada diamagnetsku tvar stavimo u vanjsko mag. polje B0 ,, tada elektroni promijene svoje gibanje i orbitalni mag. momenti atoma orijentiraju se suprotno od smjera B0 ;
� Bt u inducirani mag. momenti u tvari i ne javljaju se sve dok nema vanjskog mag. polja (od napr. permanentnog magneta ili elektromagneta)
Diamagneti čna tvar u vanjskom polju
Bt
1/2
� B – polje u tvari
šk.god.2015/2016
tBBB += 0
0BB <
B0
B0B0 B
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 21
Diamagneti čna tvar u vanjskom polju� Atomi (molekule) su nemagnetični, jer se mag.
momenti elektrona međusobno poništavaju� inducirani momenti stvaraju mag. polje suprotno
usmjereno od B0 vanjskog polja� polje unutar materijala je B<B0 (Dakle, malo smanjuje
mag. indukciju)
� B = µr· B0, permeabilnost µr< 1� vrlo slab efekt, često je zasjenjen paramagnetizmom ili
feromagnetizmom� Diamagnetici teže izlasku iz magnetskog polja� Štapić od dijamagnetskog materijala postavlja se
okomito na smjer polja
Primjer: Bizmut ima najveću vrijednost za susceptibilnost χ = - 10-4.
2/2
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 22
Žaba je u magnetskom polju koje je u
vertikalnom smjeru neunifromno
(vertikalno smješten solenoidni magnet).
Diamagnetizam živih bi ća
Žaba je diamagnetska tvar kao i sva živa bića.
Magnetsko polje u smjeru iz slike proizvodi silu koja svaki atom žabe gura u područje manjeg polja i uspostavlja ravnotežu s gravitacijskom silom, tako da žaba lebdi.
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 23
Slično se ponašaju neki tipovi
supravodiča, tj. iskazuju skoro
perfektni diamagnetizam u
vanjskom magnetskom polju, što se očituje u izbacivanju magnetskog polja iz supravodiča tako da je magnetsko polje u njemu jednako nuli, to je tzv. Meissnerov efekt.
Diamagnetizam supravodi ča
šk.god.2015/2016
Ako postoje nespareni elektroni, tvar posjeduje spinski magnetski moment, pa se uz diamagnetizam javljaju se i druga svojstva:� paramagnetizam� feromagnetizam� ferimagnetizam
24Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47
Ponašanje tvari u magnetskom polju – za tvari s nesparenim elektronima u atomu
Magnetska svojstva su uglavnom ograničena na� prijelazne metale (d elektroni) i � lantanoide (f elektroni)
U vanjskom mag. polju mag. dipoli tvari se orijentiraju u smjeru vanjskog polja. U vanjskom polju se povećava broj silnica, pa će mag. polje privlačiti tvar.
Susceptibilnost paramagneta obrnuto ovisi o temperaturi, jer toplinsko gibanje smanjuje mogućnost orijentiranja elektronskih mag. momenata u vanjskom polju.šk.god.2015/2016
25
Slučajna orijentacija nesparenih elektrona
Paralelna orijentacija, opći mag. moment
Antiparalelna orijentacija, opći mag. moment je nula
Antiparalelna orijentacija nejednakih orijentacija, opći mag. moment je slab
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47
Orijentacija nesparenih elektrona
šk.god.2015/2016
Paramagnetizam
M = 0 kada nema vanjskog magnetskog polja dipoli su slučajno orijentirani jer imaju slabu međusobnu interakciju, tvar kao cjelina nije magnetizirana.
26Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47
Javlja se kod tvari koje imaju nesparene spinove elektrona u atomu.
0< χ <<1 za atome ili ione koji imaju premanentne magnetske dipole.
šk.god.2015/2016
27Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47
Paramagnetizam tvari u polju
M ≠ 0 : u magnetskom polju dolazi do djelomičnog sređivanja tj. magnetski dipoliatoma nastoje se orijetirati u smjeru polja (zauzeti stanje minimalne potencijalne energije).
Paramagnetici nastoje ući u magnetsko polje, jer se u tvari pojavljuje mali dipolni moment u smjeru polja.
Termičko gibanje ima suprotan učinak – dipoli se nasumično orijentiraju.
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 28
Paramagnetizam feromagneti čkih tvari
Tc – Curie-eva temperatura, za T>Tc, feromagnetska substanca prelazi u paramagnetsku substancu.
Curie-ev zakonC-Curie-eva konstanta. T
BCM =
Magnetizacija (poravnanje svih mag. dipola u uzorku) ovisi o vanjskom polju i temperaturi. Za male B i T vrijedi:
Mnoge paramagnetske tvari slijede Curie-ev zakonšk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 29
Krivulja magnetizacije paramagneta
Curie-ev zakon prestaje vrijediti za velike vrijednosti B jerse ulazi u područje zasićenja.Zasićenje – magnetizacija uzorka više ne raste s porastomvanjskog magnetskog polja (indukcije) jer su svi atomskimagnetski dipoli orijentirani u smjer vanjskog polja.
T
BCM =
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 30
Primjeri dia i paramagnetskih spojeva
Opća i anorganska kemija, I. Dio, Filipović, Lipanović, & 6.1.3. Kompleksni spojevi, str. 306.
šk.god.2015/2016
Feromagnetizam
Permanentni magneti ostanu magnetizirani i nakon uklanjanja polja.
Željezo, kobalt, nikal, gadolinij, disprozij i slitine koje sadrže ove elemente pokazuju feromagnetska svojstva.
31Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 32
Magnetske domene• Domena = sitno područje kristala u kojima se
feromagnetski materijal spontano magnetizira do zasićenja.– Smjerovi magnetizacije pojedinih domena u odsustvu
vanjskog polja su ravnopravno raspoređeni u svim smjerovima, te tvar prema okolini ne pokazuje magnetizaciju..
šk.god.2015/2016
1/2
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 33
Magnetske domeneVanjsko polje u stvarnosti ne magnetizira materijal, već samo usmjerava domene u kojima već postoji spontana magnetizacija do zasićenja i u odsustvu vanjskog polja.
Usmjeravanje domena je moguće i s vrlo malim poljem jer jedna domena predstavlja skup paralelenih vezanih dipola s ukupim dipolnim momentom koji je na atomskoj skali vrlo velik.
Slika magnetskih domena dobijena elektronskim mikroskopom
šk.god.2015/2016
2/2
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 34
utjecaj vanjskog polja:domene usmjerene usmjeru polja se povećavajuna račun onih koje nisuusmjerene
bez prisutnosti vanjskog polja:u nemagnetiziranojtvar domene suusmjerene kaotično, pa tvar nije magnetična, iako se svaka domena ponaša kao permanentan magnet
utjecaj jakog vanjskog polja:domene se rotiraju iusmjeravaju u smjeru vanjskog polja
Usmjeravanje magnetskih domena
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 35
Veličina magnetskih domena
� Veličina domena je obično od 0,1 do 1 mm, a sadrže od 1016
do 1019 dipola. U monokristalima mogu biti i znatno veće.
� Granice između domena zovu se Blochovi zidovi ili stijenke.� Blochov zid nije oštar prijelaz između dviju domena.
Smjer magnetizacije postepeno se mijenja preko više stotina međuatomskih razmaka
� Veličina magnetskih domena nije stalna. � Stavi li se neka tvar u magnetsko polje, ona se
magnetizira pomicanjem Blochovih zidova, pa rastu one domene čiji smjer magnetizacije leži u smjeru ili blisko smjeru vanjskog magnetskog polja.
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 36
Magnetski dipol domene
kvantni efekt: elektronski spin jednog atoma međudjeluje s onima od susjednih atoma.
Rezultat: stvaraju se područja (domene) u kojima su atomski dipoli međusobno poravnati (usmjereni u istom smjeru), stvarajući time magnetski dipol domene.
Stalna usmjerenost magnetskih dipola domena daje feromagnetskim materijalima njihovu stalnu magnetiziranost.
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 37
Magnetski dipol feromagneta
� U vanjskom magnetskom polju B0 magnetski dipolni momenti domena se usmjeravaju stvarajući jaki magnetski dipolni moment za tvar kao cjelinu, koji je u smjeru vanjskog polja.
� Ovaj inducirani magnetski dipolni moment može se djelomično zadržati kada nestane vanjsko polje.
� Ako je vanjsko polje neuniformno, na feromagnetsku tvar djeluje sila koja ju gura prema području s većim poljem.
� Fenomenološki opis magnetskih osobina materijala dan je magnetskom susceptibilnošću χm.
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 38
Magnetska histereza
� Izvrstan opis krivulje histereze možete naći i na:http://eskola.hfd.hr/fiz_sva_stva/hd/induktivne_glave/hd2.html (link koercitivnost)
� proces magnetiziranja feromagnetskih materijala nije reverzibilan.
� krivulja histereze prikazuje cijeli ciklus magnetiziranja.
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 39
Magnetokemija
� Određivanja magnetskih svojstava � Mjerenja dipolnog momenta
Nudi upoznavanje strukture kompleksnih spojeva i općenito rješavanje kemijskih problema putem:
U kombinaciji s drugim metodama:�Rentgenska strukturna analiza�Mjerenje absorpcijskih spektara
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 40
Pogledati prezentaciju o magnetizmu s korisnim usporedbama dia, para i feromagnetizma od
Revinder Kumar , Manakpur, Patiala, Pakistan
http://www.ssapunjab.org/sub%20pages/edusat/phy9.pdf
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 41
Paramagnetizam feromagneta
Ako se temperatura feromagnetskih materijala poveća iznad Curie-eve temperature, kvantni efekti međudjelovanja spina oslabe do te mjere da materijal postane paramagnetski.
Curie-eva temperatura za željezo je 1043 K (770oC), za nikl je 360oC.
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 42
Spin vodljivih elektrona kod feromagnetika
• Prisjetimo se strukture elektronskog omotača željeza
� Značajna karakteristika je smještanje elektrona u N ljusku, prije no što je M-ljuska u cijelosti popunjena
� Hundovo pravilo: maksimalan broj elektrona u podljusci raspoređuje se u stanja s paralelnim spinom.
4s2s 2p 3s 3p 3d1s
vodljivi elektron
1/2
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 43
Spin vodljivih elektrona kod feromagnetika
� Šesti elektron u 3d podljusci, koji je suprotno orijentiran, vezan je najslabije.
� Stoga se slobodni (bolje rečeno “poluslobodni”) elektroni u kristalu željeza “regrutiraju” primarno iz tih “šestih” elektrona suprotnog spina iz 3d podljuske.
� Stoga su spinovi svih vodljivih elektrona međusobno paralelni i suprotno orijentirani od spinova ostalih elektrona u 3d podljusci.
� Činjenica da su svi elektroni u 3d podljusci paralelno orijentirani daje permanentni magnetski dipol željeza.
2/2
šk.god.2015/2016
44
Daljnja klasifikacija magnetizma� Feromagnetizam
� Najvažnija vrsta magnetizma visokog stupnja usmjerenosti dipola. Magnetski dipoli su paralelni. Materijal može prema okolini pokazivati magnetizam, ovisno o orijentaciji domena. Kod određene temperature (Tc) feromagnetizam nestaje.
� Antiferomagnetizam� Ferimagnetizam� Metamagnetizam� Parazitski feromagnetizam.
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47
Paramag.
feromagnetizam
antiferomagnetizam
ferimagnetizam
prisilni feromegnetizam(spinska stakla)
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 45
Antiferomagnetizam
Pri određenoj temperaturi (Néelovatemperatura) antiferomagnetizamnestaje i pojavljuje se običan paramagnetizam i dijamagnetizam. Primjeri antiferomagnetskih tvari su neki oksidi MnO, NiO, FeO, CoO, zatimi fluoridi MnF2, FeF2, NiF2 i sulfidi MnS.
Dipoli su naizmjenično antiparalelni, a materijal prema okolini ne pokazuje magnetizam.
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 46
Ferimagnetizam
Ovaj termin je uveden za opisivanje magnetizma kod ferita (grupa željeznih oksida s općom formulom MO·Fe2O3, gdje je M dvovalentan ion metala). Tipičan ferit je magnetit.
U feritima atomi željeza pokazuju izmjenu orijentacija magetskih dipola. Međutim, magnetski momenti dviju orijentacija nisu jednaki i to rezultira magnetizmom. Feriti se koriste svugdje gdje su nužne vrlo brze promjene magnetskog stanja (npr. u memorijama računala).
šk.god.2015/2016
Kemija čvrstog stanja- Magnetska svojstva/47 47
Metamagnetizam
Kod nekih antiferomagnetskih materijala pod utjecajom jakog magnetskog polja dolazi do prijelaza antiferomagnetizma u feromagnetizam.
Parazitski feromagnetizam .
To je antiferomagnetizam kod kojega dva smjera magnetizacije nisu suprotna te se ne poništavaju.
šk.god.2015/2016