Mıknatıs Hangi Maddeleri Çeker, Hangi Maddeleri Çekmez?

Mıknatıslar bazı nesneleri çeker, bazılarını da çekmez. Hangi malzemeleri çekip hangilerini çekmediğini anlamak için genel olarak mıknatısların çalışma mantığını kavramak gerekir. Çoğu insan metallerin mıknatıslardan etkilendiğini bilse de gerçekte, paramanyetik ve ferrimagnetic (“i” ile “o” değil) ile metallerin sahip olduğu halde gerçekte demir gibi ferromanyetik metaller kendilerine çekilen ana metallerdir.
•Demir, kobalt, nikel ve ayrıca bu ferromanyetik metallerden oluşan alaşımlar, mıknatıslara kuvvetlice çekilir. Diğer ferromanyetik metaller gadolinyum, neodim ve samaryum içerir.
•Paramanyetik metaller, mıknatıslara zayıf biçimde çekilir ve platin, tungsten, alüminyum ve magnezyum içerir.
•Magnetit gibi ferrimagnetic metaller de mıknatıslara çekilirken, gümüş ve bakır gibi diyamagnetik metaller onlar tarafından itlir.

Manyetizma Nasıl Çalışır?

Bazı metallerin neden mıknatıslardan etkilendiğini ve diğerlerinin neden etkilenmediğini bilmek istiyorsanız manyetizmayı anlamak önemlidir. Elektronların bir atomdaki hareketi küçük bir manyetik alan üretir, ancak normalde bu alan diğer elektronların hareketi ve onların karşıt manyetik alanları tarafından iptal edilir. Bununla birlikte bazı malzemelerde, bir manyetik alan uyguladığınızda komşu elektronların dönüşleri birbiriyle aynı hizaya gelir ve bu, tüm materyal boyunca bir net alan oluşturur. Kısacası, birbirlerinin alanlarını iptal etmek yerine bu malzemelerdeki elektronlar bir araya gelir ve daha güçlü bir alan oluşturur. Bazı malzemelerde, bu hizalama alan kaldırıldığında kaybolur, ancak bazılarında alan kaldırıldıktan sonra bile kalır. Mıknatısların pozitif ve negatif kutupları vardır ve çoğu insanın bildiği gibi, eşleşen kutuplar birbirlerini iterken, karşı kutuplar birbirlerini çeker.

Ferromanyetik Metaller ve Alaşımlar

Ferromanyetik malzemeler mıknatıslara çekilir, çünkü elektronları döner ve ortaya çıkan manyetik momentler kolayca hizalanır, bu hizalamayı harici bir manyetik alan olmadan bile korur. Demir, nikel ve kobalt gibi ferromanyetik malzemeler mıknatısların yanı sıra gadolinyum, neodim ve samaryum gibi nadir toprak metallerini de çeker.
Bu malzemelerden yapılan alaşımlar da mıknatıslara çekilir, bu nedenle (örneğin kromun aksine) içinde önemli miktarda demir bulunan paslanmaz çelik mıknatıslara çekilir. Diğer ferromanyetik alaşımlar arasında avaroit (nikel ve demir), favaroit (kobalt ve demir), alniko (kobalt, demir, nikel, alüminyum, titanyum ve bakır) ve kromin (krom, kobalt ve demir) bulunur. Temel olarak, ferromanyetik malzemelerden oluşan herhangi bir alaşım da manyetik alan olacaktır.

Paramanyetik Metaller ve Manyetizma

Paramanyetik metaller, mıknatıslar için ferromanyetik metallerden daha zayıf bir çekime sahiptir ve manyetik özelliklerini bir manyetik alan yokluğunda çekmezler. Paramanyetik metaller arasında platin, alüminyum, tungsten, molibden, tantal, sezyum, lityum, magnezyum, sodyum ve uranyum bulunur.

Ferrimagnetik Metaller ve Manyetizma

Bazı malzemeler ferrimanyetik olarak sınıflandırılmıştır. Bu, iyonik bir bileşik karşıt manyetik momentlere sahip iki kafes materyaline sahip olduğunda oluşur, ancak ikisi tam olarak dengelenmiş olmadığında net bir mıknatıslanmaya yol açar. Manyetit, bu tip bir manyetizmaya örnek teşkil eder ve başlangıçta bu iki manyetizma türü arasındaki benzerliklerden dolayı ferromanyetik bir materyal olarak kabul edildi. Bununla birlikte, birçok ferromanyetik malzeme metallerden ziyade seramiktir.

Diyamagnetik Metaller ve Manyetizma

Diyamagnetik metaller, aslında kendilerini çekmekten ziyade mıknatıslar tarafından itilir ve genellikle zayıf şekilde itilirler. Malzemeler, manyetik momentleri, onu geliştirmek yerine uygulanan alana zıt olarak hareket ettiğinde diyamagnetik olarak sınıflandırılır. Bu malzemeler gümüş, kurşun, cıva ve bakır içerir.

Hangi Metal Çeşitleri Mıknatıslara Yapışmaz?

Muhtemelen mıknatısların ahşap, plastik, cam, pamuk ve yün gibi metal olmayan (diyamagnetik) malzemelere yapışmadığını biliyorsunuzdur, ancak mıknatısların tüm metallere yapışmadığını bilmiyor olabilirsiniz. Aslında, çoğu metal manyetik değildir. Mıknatıslar, demir ve nikel gibi güçlü manyetik özelliklere sahip metallere yapışırlar. Zayıf manyetik özelliklere sahip metaller arasında alüminyum, pirinç, bakır ve kurşun bulunur.

Mıknatıslar Nasıl Çalışır?

Bir mıknatıs, diğer metalleri çekme kabiliyetine sahip bir metal parçasıdır. Zaten dünya’nın kendisi büyük bir mıknatıstır. Kutup adı verilen iki ucu, kuzeyi arayan bir kutup ve güneyi arayan bir kutup ve çevresindeki manyetik alan olarak adlandırılan görünmez bir manyetizma alanı vardır.
Milyarlarca pozitif yüklü atom, bir atomun çekirdeği etrafında dönen ve bir minik mıknatısa dönüştüren manyetik bir kuvvet yaratan negatif yüklü elektronlar üretir. Çoğu malzemede, atomlar manyetik kuvvetlerin tehlike yönlerini gösterecek şekilde düzenlenir. Bununla birlikte, bazı malzemelerde, atomlar manyetik kuvvetlerin çoğunun aynı yöne işaret ettiği şekilde düzenlenir. Bu kuvvetler birleşir ve nesne bir mıknatıs gibi davranır. Bir mıknatısın kuzey kutbu güney kutbunu çeker, ancak diğer bir mıknatısın kuzey kutbunu iter, yani kutupların aksine çeker ve kutupları iter. Metal, bilinen bir mıknatısı itmesi durumunda mıknatıstır.

Çevirme Hareketi

Elektronlar, eğik olarak adlandırılan, açısal momentuma (örneğin kendi ekseni etrafında dönen bir top gibi) olan bir özelliğe sahiptir, ancak bu analojiyi çok ileri götürmemek önemlidir, çünkü elektron dönüşü, sonuçta eğirme hareketinin türünden çok farklıdır. Bir elektron (dönen bir top gibi) +1/2 veya -1/2’lik bir dönüşe sahip olabilir. Sonuç olarak, elektronlar küçük mıknatıslar gibi hareket ederler. İki elektron bir yörüngede eşleştirilirse, ürettikleri manyetik alanlar birbirlerini iptal eder ve atomun net manyetik alanı yoktur.

Etki

Demir gibi ferromanyetik malzemelerde, atomların net manyetik alanları vardır ve alan adı verilen küçük bir alt birimde diğer atomlarla birlikte gruplandırılır. Bir etki alanı sırayla herhangi bir rasgele doğrultuda hizalanabilir veya tüm komşularıyla birlikte aynı doğrultuda hizalanabilir. Normalde, manyetik alanlar aynı hizada değildir ve bu nedenle kendi başına bir demir metal topağının hiçbir net manyetik alanı yoktur; her bir atomun rastgele hizalanan manyetik alanları birbirini iptal eder. Bununla birlikte, harici bir manyetik alan uygulandığında, atomlar onunla aynı hizada olur, böylece nesne mıknatıslanır.

Diyamanyetik Malzemeler

Bir diyamanyetik alanda, her atomun eşleştirilmiş elektronları vardır, bu nedenle ayrı ayrı elektronlar tarafından oluşturulan tüm manyetik alanlar iptal edilir. Mıknatısın yanına diyamanyetik bir nesne getirdiğinizde, minyatür tel halkaları gibi malzemenin atomlarında minik akım döngüleri yaratırsınız. Lenz Yasası adlı bir fizik yasasına uygun olarak yarattığınız akımlar, uyguladığınıza karşı manyetik alan üretecek şekilde çalışır.

Etkileri

Bakır gibi bir metalik metal sadece bir mıknatıs için bir çekim gücü yaratmaz, aslında itme hissi yaratır. Bu itme gücü çok zayıftır, yani manyetik alan çok güçlü değilse, onu göremezsiniz. Bununla birlikte bu etki metal yapısının atomik seviyedeki yapısından kaynaklanmaktadır. Bakır, d-orbitalleri olarak adlandırılan tüm eşleşmiş elektronlara sahiptir, böylece bakırdaki atomların net manyetik momentleri yoktur ve diyamanyetizm, periyodik tablonun ögeleri arasında ferromanyetizma veya paramanyetizmadan çok daha yaygındır.

Kaynakça:
asge.org
nm.org
entcolumbia.org

Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu