Merhaba arkadaşlar. Bu yazım paramanyetizma ve paramanyetik maddeler hakkında olacak. Konu hakkında internetten biraz araştırma yaptım ama yeterli kaynak ne yazık ki çok az. Makalemde sizlere rusça ve ingilizce kaynaklardan çeviri yapacağım . Umarım yararlı bir makale olur. Hadi başlayalım.
Öncelikle ilk sorumuza cevap verelim Paramanyetizma Nedir ?
Açısal momentuma sahip olan yüklü parçacıkların her zaman bir manyetik momenti söz konusudur. Atom teorisine göre, söz konusu olan manyetik alan 3 kaynaktan meydana gelmektedir. Bunları sırası ile yazarsak;
- Elektronların kendi ekseni etraflarında ki dönme yani spin hareketinden meydana gelen “spin açısal momentumu”.
- Atomun dış yörüngesinde bulunan elektronların çekirdek etrafındaki dolanmalarından meydana gelen “yörünge açısal momentumu”.
- Etki eden manyetik alanın uyardığı yörünge açısal momentumundaki değişmelerdir.
Manyetik momentin ilk iki kaynaktan meydana gelmesine paramanyetizma ve bu özelliğe sahip olan maddelere ise paramanyetik maddeler denir. Manyetik momentin üçüncü kaynaktan oluşmasına diyamanyetizma ve bu özelliği taşıyan maddeye de diyamanyetik madde denir.
Başka türlü açıklamak gerekirse şu şekilde açıklayabilirim; paramanyetizma bir maddenin bağıl manyetik geçirgenliğinin 1′den büyük olmasıdır. Bu özellik elektron spininden kaynaklanmaktadır. Paramanyetik maddelerde bulunan eşlenmemiş elekronlar manyetik bir dipol (kutup çifti) momenti doğurur. Elektronun orbitalde ki hareketi de maddeye manyetik bir özellik kazandırır.
Peki bağıl manyetik geçirkenlik nedir diye sorarsanız?
Manyetik gerçirgenlik bir maddenin ya da ortamdaki manyetik akının, kendisini doğuran manyetik alanın şiddetine oranı olarak tanımlayabiliriz. (Θ= B/H). Birimi ise henry/metre’dir.
Bu konu ile ilgili bir kanun bulunmaktadır. Adı ise Curie Kanunudur. Peki Curie kanunu nedir ?
Curie sıcaklığı, ferromanyetik bir maddenin, mıknatıslığını yitirip paramanyetik hale geçtiği mutlak sıcaklıktır. Curie kanunu manyetik duyarlılığı açıklar. Sabit sıcaklıkta uygulanan manyetik alan ile doğru orantılıdır.
M=Elde olan maddenin magnetization, C= Curie sabiti, B= Manyetik alan, T= Kelvin cinsinden mutlak sıcaklık
Aşağıdaki formul ise Langevin paramanyetik denklemi olarak da bilinir. Pierre Curie’ye nispeten yüksek sıcaklık ve düşük manyetik alanlar için geçerlidir.
N=madde bir mol molekülde ki paramanyetik atomu sayısı, bkB=Boltzmann sabiti, Т=Kelvin cinsinden mutlak sıcaklık, µ=Atomun manyetik momenti
| Boltzmann sabiti | birim |
|---|---|
| 1.380 6504(24)×10-23 | J·K-1 |
| 8.617 343(15)×10-5 | eV·K-1 |
| 1.3807×10-16 | erg·K– |
Sıvı oksijenin Paramanyetizması
Paramanyetik ve diyamanyetik maddelerin tipik mıknatıslanma eğrileri aşağıda verilen grafikte ki gibidir. Paramanyetik madde (a), diyamanyetik madde ise (b) harfi ile gösterilen doğrulardır.
Paramanyetik maddeler net manyetik momente sahiptirler. Ancak, ısısal uyarılmalar sonucunda manyetik momentler madde içerisinde olağan dışı dağıldıklarından net mıknatıslanma değeri sıfır olmaktadır. Manyetik momentlere dış bir manyetik alan etki ettirildiği zaman, momentler alan yönünde yönelmeye çalışarak mıknatıslanmanın oluşmasına sebep olurlar. Bu olay sonucunda meydana gelen mıknatıslanma, mH << kT durumunda, yukarıda ki resimde görüldüğü gibi, uygulanan alanla lineer bir biçimde artarak düzenli bir yapıya doğru ilerlerler. Alan ortadan kalktığı zaman manyetik momentler yine ilk düzensiz yapılarına geri dönerler.
Paramanyetik maddelerin en bilinen örnekleri; tek sayıda elektrona içeren tüm atomlar, moleküller ve yapı-örgü
bozukluklarına sahip maddeler (serbest Na atomları ve NO gazı), iç enerji kabukları kısmen dolu serbest iyon ve atomlar (geçiş elementleri, nadir toprak elementleri ve uran-ötesi elementler) ile metallerdir.
Лит.: Вонсовский С. В., Магнетизм, M., 1971; Введение в физику твердого тела, пер. с англ., M., 1978. См. также лит. при ст. Магнето-химия. Д. Г. Андрианов.