不同物质的磁化率各不相同,那么在同一外磁场的作用下,产生的磁化强度也不相同。根据磁化率的不同特点可将物质分三大类。
(一)逆磁性物质
磁化率为负(κ<0)的物质称为逆磁性(又称反磁性或抗磁性)物质。
它们的负磁化率一般很小(κ≈10-5)。
所有的惰性气体及一些金属和非金属,如蒸馏水、酒精、煤油、金、银、硫等都属此类。
(二)顺磁性物质
具有正磁化率(κ>0)的物质称为顺磁性物质。许多稀土金属和铁族盐类均属此类。
顺磁性物质的磁化率与绝对温度成反比,此现象由居里所发现,故称居里定律。顺磁性物质的磁性很小,是弱磁性,其磁化率一般在10-7~10-5之间。
(三)铁磁性物质
铁磁性物质的磁化率是正的(和顺磁性物质相同),且比顺磁性物质大万倍以上,有时超过10SI,并且和温度及外加磁场的强度有关。这类物质不多,只有铁、钴、镍、钆及其合金。
铁磁性物质内,包含多个磁畴。
每个磁畴中又包含数百亿甚至数千亿个原子,这些原子磁矩的相互作用和成行排列所延伸的区域体积大约为10-6mm3。
根据每个磁畴内原子磁矩排列的方向及大小又分为铁磁性物质、亚铁磁性物质和反铁磁性物质。
如图3-5所示。
铁磁性物质,如铁、钻、镍,原子磁矩平行排列在两个相等的亚晶格内。
亚铁磁性(又称铁淦氧磁性)物质,如磁铁矿、钛磁铁矿,原子磁矩反平行排列在两个互不相等的亚晶格内,结果有一个净剩的磁矩。所以具有较大的磁化率和剩余磁化强度。
图3-5原子磁矩在磁畴中的排序示意图
反铁磁性物质,如赤铁矿,其原子磁矩反平行排列在两个相等的亚晶格内,因此通常没有净剩磁矩。故磁化率很小,但具有很大的矫顽磁力。
铁磁性和亚铁磁性物质的自发磁化强度随着温度增加而减小,并在居里温度上消失。
如磁铁矿的居里温度约为580℃、铁为798℃、镍为390℃、钴为1150℃。
而反铁磁性物质当温度升高时,开始一个亚晶格变成无序,引起磁化率相应的增大,当温度再增加,磁化率下降并在居里温度上失去有序的磁矩,高于居里温度晶格就由反铁磁性变成顺磁性了。
虽然真正的铁磁性物质常见于地球之外的含大量铁镍合金的岩石、陨石和月球标本中,但是大多数自然存在的磁性矿物,就其性质而言,不是亚铁磁性的就是不完全反铁磁性的。
今后我们将在广义上使用铁磁性这个词,以便包括决定岩石磁性主要因素的上述各类磁性矿物。
抗磁性和顺磁性怎么判断化学
判断顺磁性逆磁性的方法:有成单电子是顺磁性;无成单电子是逆磁性。
判断顺磁性、逆磁性的方法
1.顺磁性
顺磁性是分子轨道中的两个电子自旋方向相同。如氧分子中有一个分子轨道中的两个电子自旋方向相同,所以氧是顺磁性的。
2.反磁性
若分子轨道中的两个电子自旋方向相反,则为反磁性的,如氢气,分子轨道中的两个电子自旋方向是相反的,所以是反磁性的。
3.看成单电子
如果发现有成单电子,那么就是顺磁性,但是如果发现无成单电子,那么就是逆磁性。
4.看分子中电子数
分子中总电子数为单数,肯定有成单电子,那就是顺磁性;分子中总电子数为偶数:要根据成键状况仔细分析,有点复杂,一两句话讲不清楚。
5.简并轨道
关键是价层简并轨道(能量一样的轨道)上填充的电子数与简并轨道数的关系。这和电子单偶的计算有很大的关系。
6.计算电子
电子数<2*简并轨道数,就是顺磁性,电子数=2*简并轨道数,就是逆磁性。
7.看主要特征
顺磁性物质的主要特征是,不论外加磁场是否存在,原子内部存在永久磁矩。
但在无外加磁场时,由于顺磁物质的原子做无规则的热振动,宏观看来,没有磁性;在外加磁场作用下,每个原子磁矩比较规则地取向,物质显示极弱的磁性。
磁化强度与外磁场方向一致,反之就是反磁性。
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