Põhiline erinevus paramagnetiliste ja diamagnetiliste materjalide vahel on see, et paramagnetilised materjalid tõmbavad külge välised magnetväljad, samas kui diamagnetilised materjalid tõrjuvad magnetvälju.
Materjalidel on välise magnetvälja mõjul nõrgad magnetilised omadused. Mõned materjalid tõmbavad välise magnetvälja poole, samas kui mõned tõrjuvad seda. Selle magnetilise käitumise erinevuse tõttu saame elemendid ja ühendid liigitada kahte tüüpi, nimelt paramagnetilisteks ja diamagnetilisteks. Materjalid, mida välised magnetväljad tõmbavad, on paramagnetilised materjalid. Teisest küljest on materjalid, mis tõrjuvad väliseid magnetvälju, diamagnetilised materjalid.
Mis on paramagnetiline?
Paramagnetism tekib paaritute elektronide olemasolu tõttu süsteemis. Igal elemendil on erinev arv elektrone ja see määrab selle keemilise iseloomu. Vastav alt sellele, kuidas need elektronid täituvad vastava aatomi tuuma ümbritsevate energiatasemetega, jäävad mõned elektronid paarituks. Need paarimata elektronid toimivad nagu väikesed magnetid, tekitades väliselt rakendatud magnetvälja mõjul magnetilisi omadusi. Tegelikult põhjustab magnetismi just nende elektronide spin.
Paramagnetilistel materjalidel on paaritute elektronide spinni tõttu püsivad dipoolmagnetmomendid isegi välise magnetvälja puudumisel. Kuid need dipoolid orienteeruvad termilise liikumise tõttu juhuslikult, andes seega nulli dipooli magnetmomendi. Kui rakendame välist magnetvälja, kipuvad dipoolid joonduma rakendatud magnetvälja suunas, mille tulemuseks on dipooli netomagnetmoment. Seetõttu tõmbavad paramagnetilised materjalid veidi välise magnetvälja poole. Kuid materjal ei säilita magnetilisi omadusi, kui välisvälja eemaldame. Ainult väike indutseeritud magnetiseerumine tekitab isegi välise magnetvälja olemasolu. Seda seetõttu, et ainult väike osa spinnidest orienteerub välise magnetväljaga. Samuti on see murd otseselt võrdeline loodud välja tugevusega.
Joonis 01: Paramagnetiliste ja diamagnetiliste materjalide elektronide paigutus
Üldiselt, mida suurem on paaritute elektronide arv, seda suurem on paramagnetiline käitumine ja suurem loodud välja tugevus. Seetõttu näitavad siirde- ja sisemised siirdemetallid tugevamat magnetilist efekti, mis on tingitud d ja f elektronide lokaliseerimisest ning ka mitme paaritu elektroni olemasolust. Mõned üldtuntud paramagnetilised elemendid on magneesium, molübdeen, liitium ja tantaal. On ka tugevamaid sünteetilisi paramagneteid, nagu ferrofluids.
Mis on diamagnetiline?
Mõned materjalid kipuvad välise magnetväljaga kokkupuutel avaldama tõrjuvat magnetilist käitumist. Need on diamagnetilised materjalid. Need loovad magnetvälju, mis on välise magnetvälja suunas vastandlikud ja näitavad seega tõrjuvat käitumist. Üldiselt on kõigil materjalidel diamagnetilised omadused, mis avaldavad välise magnetvälja mõjul materjali magnetilist käitumist nõrg alt. Kuid materjalides, millel on muud magnetilised omadused, nagu paramagnetism ja ferromagnetism, on diamagnetismi mõju tühine. Nõrga magnetilise omaduse tõttu on diamagnetismi mõju raske jälgida. "Vismut" toimib tugeva diamagnetina.
Mis vahe on paramagnetilisel ja diamagnetilisel
Mõiste paramagnetiline viitab materjali külgetõmbele välisele magnetväljale, termin diamagnetiline aga materjali tõrjumisele välisest magnetväljast. Selle põhjuseks on peamiselt asjaolu, et paramagnetilistel materjalidel on paardumata elektronid, samas kui diamagnetilistel materjalidel pole ühtegi elektroni paaritu. See on põhiline erinevus paramagnetiliste ja diamagnetiliste materjalide vahel.
Teine oluline erinevus paramagnetiliste ja diamagnetiliste materjalide vahel on see, et paramagnetiliste materjalide tekitatud magnetväli on välise magnetvälja suunas, samas kui diamagnetiliste materjalide tekitatud magnetväli on vastupidine välisele magnetväljale.
Allpool olev infograafik näitab võrdluskokkuvõtet paramagnetiliste ja diamagnetiliste materjalide erinevuste kohta.
Kokkuvõte – paramagnetiline vs diamagnetiline
Me võime jagada materjalid kolme põhitüüpi vastav alt nende magnetilistele omadustele; need on diamagnetilised, paramagnetilised ja ferromagnetilised materjalid. Paramagnetiliste ja diamagnetiliste materjalide erinevus seisneb selles, et paramagnetilised materjalid tõmbavad end väliste magnetväljade poole, samas kui diamagnetilised materjalid tõrjuvad magnetvälju.
