Diamagnetism

Känner du till begreppen kvanttal och spinn?

Nej, men du får jättegärna förklara om det nu hjälper mig så att jag förstår. Detta är fysik 2. :)

Jag flyttade tråden till Fysik 2 så att nivån framgår tydligare (det underlättar ifall du lägger frågorna på rätt nivå vid postning av frågan).

Du kanske vet att elektronerna är placerade i speciella skal runt atomkärnan, där det första skalet rymmer 2 elektroner, nästa 8 sen 18 o.s.v. Skalens avstånd till atomkärnan och hur många elektroner som får plats i varje skal bestäms av fyra s.k. ”kvanttal”: huvudkvanttal, bankvanttal, magnetiskt kvanttal och spinnkvanttal. Exakt vad alla dessa tal beskriver är överkurs för Fysik 2, men det är bara spinnkvanttalet (oftast förkortat ”spinn”) som är viktigt för den här uppgiften. En elektron har antingen spinn -1/2 eller 1/2. Om man liknar en elektron med en fotboll så skulle talen ungefär beskriva hur snabbt och åt vilket håll fotbollen snurrar eller skruvar sig. Det är denna typ av rörelse som ligger bakom ämnets magnetiska egenskaper. Om två elektroner har motsatt spinn så kommer de att ge motriktade magnetfält. Då säger man att ämnet är diamagnetiskt. Ifall de istället är riktade åt samma håll så kan man få material som är paramagnetiska eller ferromagnetiska.

Måste ha missat att lägga in den i fysik 2. Men vad menar du med motsatt spinn? :) 

Att den ena elektronen har -1/2 och den andra 1/2 i spinn.

 Är det då laddningar? Hmm, du får ursäkt mig lite oklart med det här spinn. :( 

Nej, inte laddning. Det går inte riktigt att förklara vad spinn är. Det är lite som att förklara vad ”laddning” är för något. Man vet att den kan ha olika värden, men vad är det egentligen? Det är på samma sätt med spinn - en grundläggande egenskap hos naturen.

Okej det köper jag. Men det här med Om två elektroner har motsatt spinn så kommer de att ge motriktade magnetfält. Vad menar du med motriktade magnetfält? Jag förstår att en elektron har 1/2 och en annan har -1/2..  vad händer sedan? 

Och jag undrar nu det här med spinn, hur förklara man det med magnetfält uppåt som med magnetfält neråt?

Nu slocknade glödlampan. :(

Du kan tolka ”magnetfält uppåt” som spinn 1/2 och ”magnetfält nedåt” som spinn -1/2.

Om vi tar kvicksilver som exempel, så har en sådan atom 40 elektroner med spinn 1/2 och 40 elektroner med spinn -1/2. Då kommer magnetfälten att helt ta ut varandra och ämnet blir diamagnetiskt.

Galant nu förstår jag! Hur förklarar du detta med paramagnetsik med spinn? :) Tack min vän. 

Är det då 40 elektroner med endast 1/2 spinn?

Då finns det helt enkelt fler elektroner med den ena spinntypen och man får totalt sett ett svagt magnetfält åt något håll. Vissa av dessa ämnen är dock ferromagnetiska (t.ex. järn) och inte paramagnetiska.

Nu fattar jag (förhoppningsvis), ferromagnetiska innebär att vi endast har spinn av någon sort 1/2. Stämmer det? :) 

En atom hos ett paramagnetiskt ämne hade t.ex. kunnat ha 41 elektroner med 1/2 spin och 40 elektroner med -1/2 spin. Då tar inte magnetfälten ut varandra. Ferromagnetism är lite mer komplicerat, men där kan magnetfälten från varje atom rikta sig åt samma håll så att ämnet blir en permanentmagnet. Ett paramagnetiskt material kräver ett yttre magnetfält som gör att atomernas magnetfält riktar sig åt samma håll. Om det yttre magnetfältet försvinner, tappar även ämnet sin magnetism.