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為什么只有少數(shù)的金屬有磁性
？金屬磁性怎么來(lái)的 當(dāng)前位置： 網(wǎng)站首頁(yè) > 新聞資訊 > 技術(shù)文章

時(shí)間: 2019-01-09 11:26:31     來(lái)源: 廣東昶豐科技有限公司

小時(shí)候特別喜歡玩的吸鐵石總是讓我們存在很多困惑，后來(lái)發(fā)現(xiàn)有磁性的金屬總是很少

，那么為什么只有少數(shù)的金屬有磁性
？



我們根據(jù)物質(zhì)磁化后對(duì)磁場(chǎng)的影響

，可以把物質(zhì)分為三類：a）使磁場(chǎng)減弱的物質(zhì)稱為抗磁性物質(zhì)，b）使磁場(chǎng)略有增強(qiáng)的物質(zhì)稱為順磁性物質(zhì)
，c）使磁場(chǎng)強(qiáng)烈增加的物質(zhì)稱為鐵磁性物質(zhì)。事實(shí)上
，包括空氣在內(nèi)所有的物質(zhì)都能被磁化
，只是難度不一樣而已
。

為什么只有少數(shù)的金屬有磁性

？

可以等價(jià)于問(wèn)：為什么只有少數(shù)金屬是鐵磁性的

，而大部分金屬是非鐵磁性（即抗磁性和順磁性）
？

這個(gè)得從金屬磁化的物理本質(zhì)說(shuō)起：近代物理證明

，構(gòu)成物質(zhì)的原子由原子核和電子所構(gòu)成
，每個(gè)電子都在作循軌和自旋運(yùn)動(dòng)，物質(zhì)的磁性就是由于電子的這些運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的
。對(duì)于金屬來(lái)說(shuō)，金屬是由點(diǎn)陣的離子和自由電子構(gòu)成
。在磁場(chǎng)的作用下電子運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生抗磁磁矩，與此同時(shí)
，點(diǎn)陣的離子和自由電子會(huì)產(chǎn)生順磁磁矩
。

下面

，我們分析下各種金屬的磁特性
。

1

、金屬的抗磁性和順磁性（金屬的非鐵磁性）

金屬中銅（Cu）

、銀（Ag）、金(Au)
、鎘（Cd）、汞（Hg）等
，它們的離子所產(chǎn)生的抗磁性大于自由電子的順磁性
，因此是抗磁性物質(zhì)。

在元素周期表中接近非金屬的一些金屬元素

，如銻（Sb）、鉍（Bi）
、鎵（Ga）與錫（Sn）等
，它們的自由電子在原子價(jià)增加時(shí)逐步向共價(jià)結(jié)合過(guò)渡，而共價(jià)電子的磁矩互相抵消
，因此表現(xiàn)出異常的抗磁性。

所有堿金屬都是順磁性物質(zhì)

，堿土金屬（除“鈹”外）也都是順磁性的，這是由于它們的自由電子所產(chǎn)生的順磁性占主導(dǎo)地位
。

堿金屬指元素周期表ⅠA族元素中所有的金屬元素

，包括鋰（Li）
、鈉（Na）
、鉀（K）、銣（Rb）
、銫（Cs）、鈁（Fr）六種
。

堿土金屬指元素周期表中Ⅱ A族元素

，包括鈹(Be)
、鎂(Mg)
、鈣(Ca)、鍶(Sr)
、鋇(Ba)、鐳(Ra)六種
。

三價(jià)金屬鋁（Al）

、硒(Se)
、鑭(La)也是順磁性
，它們的順磁性主要是由自由電子或離子的順磁性所決定。

稀土金屬也是順磁性

，而且磁性較強(qiáng)，這是因?yàn)檫@些元素的原子4f層或5d層沒(méi)有填滿，存在著未能抵消的自旋磁矩所造成
。

鈦（Ti）、釩（V）

、鉻（Cr）、錳（Mn）等過(guò)渡族元素
，它們的3d層未被填滿，自旋磁矩未被抵消或而產(chǎn)生強(qiáng)烈的順磁性
。

2

、金屬的鐵磁性

對(duì)于鐵磁性金屬來(lái)說(shuō)

，不大的外磁場(chǎng)便會(huì)使它強(qiáng)烈磁化
，很容易被磁鐵吸附
。

鐵磁性金屬的原子磁矩主要來(lái)源于電子的自旋磁矩

，即使在沒(méi)有外磁場(chǎng)的條件下，就可以形成一個(gè)個(gè)小的“自發(fā)磁化區(qū)”
，我們稱之為“磁疇”。

正是由于在每個(gè)磁疇中原子的磁矩已完全排列起來(lái)

，所以在一個(gè)不太強(qiáng)的外磁場(chǎng)
，就可以產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的磁化強(qiáng)度
，即樓主認(rèn)為的“有磁性”
。

為什么只有少數(shù)的金屬有磁性

？

重新回到問(wèn)題的起點(diǎn)

，金屬的磁性是由其原子結(jié)構(gòu)特性決定的，常溫下
，只有少數(shù)的金屬可以形成自發(fā)磁化區(qū)——“磁疇”，所有只有少數(shù)金屬有磁性

至于鐵磁性金屬為什么會(huì)形成磁疇的原因

，涉及量子力學(xué)理論：鐵磁性物質(zhì)內(nèi)部相鄰原子的電子之間有一種靜電交換作用
，正是這種靜電交換作用迫使各原子的磁矩平行或者反向平行排列
，使得一個(gè)小區(qū)域內(nèi)的各個(gè)原子的磁矩按同一方向排列
，最終形成自發(fā)磁化區(qū)域——磁疇。

鐵磁性金屬與非鐵磁性金屬的磁化機(jī)制有著很大差異

，由于不能自發(fā)形成磁化區(qū)域
，所以非鐵磁性金屬（常見(jiàn)的有鎂、鋁
、銅、鈦
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