顺磁性与抗磁性材料的区别

磁性材料有三种类型，即铁磁性、顺磁性和抗磁性。材料或物质在外加磁场下的行为决定了它们的类别（铁磁性、顺磁性、抗磁性）。外加磁场对这三种磁性材料原子影响的图示如下

在这里，我们将详细讨论顺磁性和抗磁性材料。

顺磁性材料

顺磁性材料会被磁铁弱吸引。这意味着顺磁性材料在外加磁场的作用下会被弱吸引。

偶极矩

它也称为磁矩。它定义了磁铁的磁性。其 SI 单位是安培/平方米（A/m^2）。顺磁性材料的偶极矩是永久的。

让我们讨论一下永久偶极矩的含义。

顺磁性材料的永久偶极矩反映了分子中两个原子不同的电负性（电子吸引共享电子对的能力）。该分子的一个原子通过接受额外的电子而变得更负，而另一个原子则变得更正。

下面显示了顺磁性材料的结构

顺磁性材料对磁铁的吸引力比铁磁性材料弱。因此，检测顺磁性材料需要灵敏的磁铁或非常强的磁铁。与铁磁性材料不同，撤去外加磁场后，它们无法保持磁性。例子包括铝、钛等。

从上面的结构中，我们可以清楚地注意到未配对的电子。让我们讨论一下未配对电子的作用以及它如何影响顺磁性材料的磁性。未配对电子意味着一个电子单独占据轨道，而不是成对。原子中的这两个电子现在具有相反的自旋。这些材料的存在导致电子相互对齐并吸引。产生的吸引力不强。顺磁性材料的原子方向与磁场方向一致。因此，产生的吸引力很弱。

因此，我们可以说磁力线可以穿过顺磁性材料，如下图所示

顺磁性材料不像铁磁性材料那样能保持磁性。让我们讨论一下为什么？

在外加磁场下，电子的自旋方向相反。撤去磁场后，电子的自旋随机，没有净磁性。因此，此类材料在撤去外加磁场后无法保持任何磁性。我们还可以说，撤去磁场后的热运动导致自旋方向随机。

抗磁性材料

下面显示了由成对电子组成的抗磁性材料的结构

由于原子之间存在成对电子，这些材料无法产生自己的磁场。抗磁性材料会排斥或抵抗任何外加磁场。让我们详细讨论这一点。

这种材料的磁导率小于真空。如果一种物质不具有顺磁性或铁磁性，则意味着它是抗磁性的。周期表中的大多数元素都是抗磁性的。

在外加磁场的作用下，抗磁性材料中的电子对呈线性排列。这意味着它会排斥或抵抗磁场。让我们讨论一下为什么。

抗磁性材料中的电子对是成对的，这导致总自旋为 0。产生的自旋会产生一个小的电流，该电流会阻碍外加磁场。因此，抗磁性材料在外加磁场的作用下会弱排斥。

因此，我们可以说磁力线不会穿过抗磁性材料，如下所示

例子包括铋、锑、汞等。铋和石墨（碳的晶体形式）被认为是最强的抗磁性材料。

撤去磁场后，原子会失去其内能。这导致没有净偶极矩。因此，抗磁性材料的偶极矩不是永久性的。

顺磁性 vs. 抗磁性

让我们讨论一下顺磁性材料和抗磁性材料之间的区别。

常见问题

为了更好地理解，让我们考虑一些关于顺磁性和抗磁性材料的常见问题。

如果顺磁性材料被弱吸引，那么为什么铁磁性材料会被强吸引？

我们知道顺磁性材料会被弱吸引，并且不能保持磁性，如上所述。但是，铁磁性材料会被强吸引。让我们讨论一下背后的原因。

铁磁性材料有一些未配对的电子。当对这些材料施加磁场时，电子的相互作用会将它们排列在外加磁场方向上。这些材料的磁矩也与磁场方向平行排列。因此，这些材料具有很强的吸引力。

在其他磁性材料中，偶极矩的排列有多个方向。铁磁性是唯一一种将其排列在外加磁场方向上的材料。

为什么顺磁性材料在外加磁场的作用下会被弱吸引？

顺磁性材料的未配对电子在外加磁场的作用下会相互反向排列。这种相反的自旋电子导致没有净磁场。但是，它作为一个小磁铁起作用。因此，顺磁性材料在外加磁场的作用下会被弱吸引。

顺磁性和抗磁性的磁化率有什么意义？

顺磁性和抗磁性材料的磁化率表示它们在外加磁场的作用下被磁化的能力。

为什么顺磁性具有正磁化率？

顺磁性材料因未配对的电子具有相反的自旋，在外加磁场的作用下被弱吸引。正磁化率表示材料在外加磁场的作用下被磁化的能力。顺磁性材料的磁化方向与磁场方向相同。因此，它具有小的正磁化率。

为什么抗磁性具有负磁化率？

抗磁性材料中的电子对是成对的，这导致总自旋为 0。这种材料的磁场方向与外加磁场方向相反。这意味着抗磁性具有小的负磁化率。