Pagrindinis skirtumas tarp paramagnetinių ir diamagnetinių medžiagų yra tas, kad paramagnetines medžiagas traukia išoriniai magnetiniai laukai, o diamagnetinės medžiagos atstumia magnetinius laukus.
Esant išoriniam magnetiniam laukui, medžiagos paprastai pasižymi silpnomis magnetinėmis savybėmis. Kai kurios medžiagos traukia išorinį magnetinį lauką, o kai kurios jį atstumia. Dėl šio magnetinio elgesio skirtumo elementus ir junginius galime suskirstyti į du tipus, būtent paramagnetinius ir diamagnetinius. Medžiagos, kurias traukia išoriniai magnetiniai laukai, yra paramagnetinės medžiagos. Kita vertus, medžiagos, kurios atstumia išorinius magnetinius laukus, yra diamagnetinės.
Kas yra paramagnetinis?
Paramagnetizmas atsiranda dėl nesuporuotų elektronų buvimo sistemoje. Kiekvienas elementas turi skirtingą elektronų skaičių ir tai apibrėžia jo cheminę charakteristiką. Atsižvelgiant į tai, kaip šie elektronai užpildo energijos lygius aplink atitinkamo atomo branduolį, kai kurie elektronai lieka nesuporuoti. Šie nesuporuoti elektronai veikia kaip maži magnetai, sukeliantys magnetines savybes, veikiami išoriškai veikiančio magnetinio lauko. Tiesą sakant, šių elektronų sukimasis sukelia magnetizmą.
Paramagnetinės medžiagos turi nuolatinius dipolio magnetinius momentus dėl nesuporuotų elektronų sukimosi net tada, kai nėra išorinio magnetinio lauko. Tačiau šie dipoliai orientuojasi atsitiktinai dėl šiluminio judėjimo, todėl gaunamas nulinis grynasis dipolio magnetinis momentas. Kai taikome išorinį magnetinį lauką, dipoliai linkę išsilyginti taikomo magnetinio lauko kryptimi, todėl susidaro grynasis dipolio magnetinis momentas. Todėl paramagnetinės medžiagos šiek tiek traukia išorinį magnetinį lauką. Tačiau pašalinus išorinį lauką medžiaga neišlaiko magnetinių savybių. Tik nedidelis sukeltas įmagnetinimas sukuria net esant išoriniam magnetiniam laukui. Taip yra todėl, kad tik nedidelė sukimų dalis orientuojasi į išorinį magnetinį lauką. Be to, ši trupmena yra tiesiogiai proporcinga sukurto lauko stiprumui.
01 pav. Paramagnetinių ir diamagnetinių medžiagų elektronų išdėstymas
Paprastai kuo didesnis nesuporuotų elektronų skaičius, tuo didesnis paramagnetinis elgesys ir didesnis sukuriamo lauko stiprumas. Todėl pereinamieji ir vidiniai pereinamieji metalai turi stipresnį magnetinį poveikį dėl „d“ir „f“elektronų lokalizacijos, taip pat dėl kelių nesuporuotų elektronų buvimo. Kai kurie dažniausiai žinomi paramagnetiniai elementai yra magnis, molibdenas, litis ir tantalas. Taip pat yra stipresnių sintetinių paramagnetų, tokių kaip „ferofluidai“.
Kas yra diamagnetinis?
Kai kurios medžiagos turi atstumiantį magnetinį elgesį, kai jos liečiasi su išoriniu magnetiniu lauku. Tai yra diamagnetinės medžiagos. Jie sukuria magnetinius laukus, kurie yra priešingi išoriniam magnetiniam laukui ir todėl rodo atstumiantį elgesį. Paprastai visos medžiagos turi diamagnetines savybes, todėl jos veikiant išoriniam magnetiniam laukui silpnai įtakoja medžiagos magnetinį elgesį. Tačiau medžiagose, turinčiose kitas magnetines savybes, tokias kaip paramagnetizmas ir feromagnetizmas, diamagnetizmo poveikis yra nereikšmingas. Dėl silpnos magnetinės savybės diamagnetizmo poveikį sunku pastebėti. „Bismutas“veikia kaip stiprus diamagnetas.
Kuo skiriasi paramagnetinis ir diamagnetinis
Sąvoka paramagnetinė reiškia medžiagos pritraukimą prie išorinio magnetinio lauko, o terminas diamagnetinis reiškia medžiagos atstūmimą nuo išorinio magnetinio lauko. Taip yra daugiausia dėl to, kad paramagnetinėse medžiagose yra nesuporuotų elektronų, o diamagnetinėse medžiagose nėra nė vieno nesuporuoto elektrono. Tai yra esminis skirtumas tarp paramagnetinių ir diamagnetinių medžiagų.
Kitas svarbus skirtumas tarp paramagnetinių ir diamagnetinių medžiagų yra tas, kad paramagnetinių medžiagų sukuriamas magnetinis laukas yra išorinio magnetinio lauko kryptimi, o diamagnetinių medžiagų sukuriamas magnetinis laukas yra priešingas išoriniam magnetiniam laukui.
Toliau pateiktoje infografikoje parodyta palyginama paramagnetinių ir diamagnetinių medžiagų skirtumų santrauka.
Santrauka – paramagnetinis vs diamagnetinis
Medžiagas galime suskirstyti į tris pagrindinius tipus pagal jų magnetines savybes; tai yra diamagnetinės, paramagnetinės ir feromagnetinės medžiagos. Skirtumas tarp paramagnetinių ir diamagnetinių medžiagų yra tas, kad paramagnetines medžiagas traukia išoriniai magnetiniai laukai, o diamagnetinės medžiagos atstumia magnetinius laukus.
