14 نوعاً من المواد المغناطيسية التي تحتاج إلى معرفتها

مجالًا جاذبًا أو طاردًا. تسمى الأجسام التي تنجذب بواسطة المغناطيس بالمواد المغناطيسية.

مرة أخرى، ليست كل المواد مغناطيسية بشكل طبيعي. فهناك أنواع معينة من المواد التي تتطلب تعديلات خاصة. وفي الوقت نفسه، هناك بعض المواد غير المغناطيسية.

فيما يلي بعض المواد المغناطيسية الشائعة:

أنواع المغناطيسية

1. البارامغناطيسية

البارامغناطيسية البارامغناطيسية هي شكل من أشكال المغناطيسية التي تنجذب بشكل ضعيف إلى مجال مغناطيسي محدث خارجي. ولا يمكن إظهار هذا النوع من المغناطيسية إلا بواسطة مواد بارامغناطيسية. المواد شبه المغناطيسية من ثنائيات القطب الذري الدائمة التي تعمل بالتوازي في نفس اتجاه المجال الخارجي.

عند إزالة المجال المغناطيسي الخارجي، تفقد المواد البارامغناطيسية خواصها المغناطيسية. ومع ذلك، تظل الإلكترونات غير المزاوجة موجودة. ونظرًا لقابليتها المنخفضة للمغناطيسية الموجبة، تنجذب المواد البارامغناطيسية إلى المواد البارامغناطيسية الأخرى ولكنها لا تستطيع جذب مواد أخرى بارامغناطيسية.

من الخصائص الأخرى للبارامغناطيسية البارامغناطيسية أنها حساسة لدرجة الحرارة. فارتفاع درجة الحرارة يقلل من العزوم المغناطيسية لذراتها.

لا يمكنك معرفة ما إذا كانت المادة المغناطيسية بارامغناطيسية أم لا إلا من خلال النظر إلى توزيعها الإلكتروني. فالمادة البارامغناطيسية تحتوي على إلكترونات غير مزدوجة (عدد فردي من الإلكترونات). تشمل بعض الأمثلة على المواد التي تُظهر البارامغناطيسية البارامغناطيسية التيتانيوم والأكسجين والألومنيوم وغيرها.

2. المغناطيسية الحديدية

المغناطيسية الحديدية هو شكل من أشكال المغناطيسية حيث تنجذب المادة المغناطيسية أو تنجذب بقوة إلى مواد مغناطيسية أخرى. تصبح المادة المغناطيسية الحديدية ممغنطة عند تعرضها لمجال مغناطيسي خارجي. في المجالات المغناطيسية الأقوى، يمكن أن تكون المواد المغناطيسية الحديدية ممغنطة إلى حد التشبع.

لا تؤدي إزالة المجال المغناطيسي الخارجي إلى إزالة خواصها المغناطيسية الحديدية. المواد المغناطيسية الحديدية حساسة أيضًا لدرجات الحرارة التي تتجاوز نقطة كوري. فعند تجاوز هذه النقطة، تفقد هذه المواد مغناطيسيتها. ومع ذلك، عند التبريد، تستعيد خواصها المغناطيسية.

حتى أن عدد أيونات الذرات في مادة مغناطيسية حديدية يخلق مجالًا مغناطيسيًّا من داخل المادة. ولذلك، تتمتع المواد المغناطيسية الحديدية بعزوم مغناطيسية دائمة. وتشمل بعض الأمثلة على المواد المغناطيسية الحديدية؛ الكوبالت والنيكل والحديد وبعض سبائكها.

3. مضاد المغناطيسية

مضاد المغناطيسية هو شكل من أشكال المغناطيسية حيث تكون الذرات داخل المادة مرتبة بشكل منتظم ولكنها تتحرك في الاتجاه المعاكس للذرات المجاورة. وتتميز المواد المضادة للمغناطيسية بخصائص فريدة يمكن استخدامها في تطبيقات مثل تخزين البيانات وأجهزة الاستشعار والإلكترونيات المغناطيسية.

عندما تتعرض المواد المضادة للمغناطيسية لدرجات حرارة أقل من نقطة نيل، فإنها تفقد خواصها المضادة للمغناطيسية. وتصبح مواد بارامغناطيسية.

تتضمن بعض الأمثلة على المواد المضادة للمغناطيسية؛ أكسيد الحديد وأكسيد المنجنيز والكروم وأكسيد النحاس (II) وأكسيد النيكل (II).

4. المغناطيسية الحلقية

توجد مواد مغناطيسية مع:

• يمكن أن تجذب مغناطيسات أخرى
• كما يمكن أن تجذب المجالات المغناطيسية الخارجية هذه المواد

من الناحية المثالية، هذه مواد مغناطيسية فريدة من نوعها تتمتع بخصائص مغناطيسية حديدية ومضادة للمغناطيسية. علاوة على ذلك، عند التعرض لدرجات حرارة عالية للغاية (فوق درجة حرارة كوري)، ستفقد الخواص المغناطيسية الخارجية.

تستعيد مغناطيسيتها الحديدية عند التبريد، مما يجعلها مغناطيسية بشكل دائم.

بشكل عام، تحدث المغناطيسية الحديدية بشكل رئيسي في الفريتات (نوع من الأكسيد المغناطيسي). بعض الأمثلة على المواد المغناطيسية الحديدية هي العقيق الحديدي الإيتريومي، والتريفوريت، والمغنسيوفريت والمغنسيوفريت والمغنتيت.

5. الديامغناطيسية

والدايامغناطيسية هي حالة تميل فيها بعض المواد عند تعرضها لمجال مغناطيسي خارجي إلى الابتعاد عن المجال. وبطبيعة الحال، جميع المواد ثنائية المغناطيسية. ومع ذلك، فإن بعض المواد لها خواص مغناطيسية أقوى من طبيعتها المغناطيسية الثنائية المغناطيسية.

لا تُظهِر المواد المغناطيسية الثنائية أي خواص مغناطيسية بشكل طبيعي، فهي تتصدى فقط للمجال المغناطيسي الخارجي عن طريق تنافره.

أمثلة عملية للمواد المغناطيسية

6. حديد

الحديد معدن قابل للسحب والطرق ولونه رمادي ويمكنه توصيل الحرارة والكهرباء. يصنع الحديد وسبائكه مغناطيساً قوياً وينجذب أيضاً إلى مغناطيسات أخرى.

تُستخدم المواد المغناطيسية الحديدية مثل الحديد في تطبيقات مختلفة بما في ذلك؛ المحولات، والمحركات الكهربائية، والتخزين المغناطيسي، والمولدات، وما إلى ذلك.

7. النيكل

النيكل معدن قابل للسحب والطرق ويتميز بمقاومة عالية للتآكل. ويُستخدم في صناعة العملات المعدنية والتوربينات الغازية.

يحصل النيكل على خواصه المغناطيسية من الإلكترونات الحرة داخل غلافه الخارجي. يندرج النيكل تحت المواد المغناطيسية الحديدية لأنه يمكن أن يجذب المواد المغناطيسية وينجذب إليها.

8. الإربيوم

الإربيوم مادة قابلة للطرق تستخدم في الغالب في صنع قضبان التحكم في المفاعلات النووية.

تتغير الخواص المغناطيسية للإربيوم اعتمادًا على درجة الحرارة. عند درجات حرارة أعلى من 85 K، يكون الإربيوم بارامغناطيسيًّا. وعند درجات حرارة تتراوح بين 20 و85 كلفن يكون الإربيوم مضادًّا للمغنطيسية. ويصبح مغناطيسيًا حديديًا عند درجات حرارة أقل من 20 كلفن.

9. الجرمانيوم

الجرمانيوم معدن صلب وهش ذو بنية بلورية مثل بنية الماس. ومن الخصائص الفريدة الأخرى للجرمانيوم أنه يتمدد عند التجميد.

ينتمي الجرمانيوم إلى المجموعة الرابعة ذات الخواص المغناطيسية الثنائية. ومع ذلك، يمكن أن تتغير هذه الخواص المغناطيسية تبعًا لمستويات درجة الحرارة.

10. تيربيوم

التيربيوم معدن قابل للسحب مع عدد قليل من التطبيقات التجارية فقط لأنه باهظ الثمن. يُظهِر التيربيوم خواص مغناطيسية حديدية عند درجات حرارة تصل إلى 221 كلفن. وعند درجات حرارة أعلى من 228 كلفن يُظهِر التيربيوم خواص بارامغناطيسية.

11. الكوبالت

الكوبالت معدن مستقر في الماء والهواء ويستخدم في الغالب في بطاريات الليثيوم أيون. ويستخدم أيضاً في صناعة المغناطيسات الصلبة والناعمة.

الكوبالت مادة مغناطيسية حديدية لأنه ينجذب بقوة إلى مغناطيسات أخرى بسبب إلكتروناته الثلاثة الحرة المتحركة.

12. نيوديميوم

النيوديميوم معدن فضي صلب ذو خواص مغناطيسية قوية. وهي مادة مغناطيسية حديدية؛ فهي ممغنطة بواسطة مغناطيسات أخرى. وتصنع مادة النيوديميوم أقوى مغناطيس في العالم ويمكنها جذب مغناطيسات بوزن 1,000 مرة من وزنها.

تُستخدم مغناطيسات النيوديميوم في تطبيقات مثل سماعات الرأس والميكروفونات ومكبرات الصوت.

13. السماريوم

السماريوم معدن مستقر في درجة حرارة الغرفة ويتواجد بشكل طبيعي بلون أبيض فضي. ويشكل عنصر السماريوم مغناطيساً أقوى عندما يتحد مع الكوبالت. يُستخدم الساماريوم كمادة ماصة للنيوترونات في المفاعلات النووية وفي تطبيقات امتصاص الأشعة تحت الحمراء.

14. المغنتيت

المغنتيت هو أحد أكثر المواد المغناطيسية الموجودة. ويُعرف أيضاً باسم حجر اللودستون ويوجد بشكل طبيعي باللون الأسود والرمادي. يستخدم المغنتيت في المقام الأول في صناعة الصلب. وتشمل التطبيقات الأخرى للمغنسيت؛ صناعة الأمونيا والدهانات والسيراميك وغيرها.

خاتمة

المغناطيسية ظاهرة تحدث بشكل طبيعي، ومعظم المعادن التي تحدث بشكل طبيعي لها خواص مغناطيسية. ومع ذلك، فإن بعض المعادن لها خواص مغناطيسية أقوى من غيرها، والمواد المغناطيسية الحديدية هي مغناطيسات أقوى.

بشكل عام، وبصرف النظر عن المواد المغناطيسية الحديدية، لا يمكن الكشف عن العناصر المغناطيسية الأخرى في المختبر إلا باستخدام أجهزة الكشف المغناطيسي. كما أن اللافلزات ليس لها أي خواص مغناطيسية.