Почему алюминий не магнитится

Какие металлы не магнитятся и почему?

Почему алюминий не магнитится

Любой ребенок знает, что металлы притягиваются к магнитам. Ведь они не раз вешали магнитики на металлическую дверцу холодильника или буквы с магнитиками на специальную доску. Однако, если приложить ложку к магниту, притяжения не будет. Но ведь ложка тоже металлическая, почему тогда так происходит? Итак, давайте выясним, какие металлы не магнитятся.

Научная точка зрения

Чтобы определить, какие металлы не магнитятся, нужно выяснить, как все металлы вообще могут относиться к магнитам и магнитному полю. По отношению к внесенному магнитному полю все вещества делят на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

Каждый атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Они непрерывно движутся, что создает магнитное поле. Магнитные поля электронов одного атома могут усиливать друг друга или уничтожать, что зависит от направления их движения. Причем скомпенсированы могут быть:

  • Магнитные моменты, вызванные движением электронов относительно ядра – орбитальные.
  • Магнитные моменты, вызванные вращением электронов вокруг своей оси — спиновые.

Если все магнитные моменты равны нулю, вещество относят к диамагнетикам. Если скомпенсированы только спиновые моменты — к парамагнетикам. Если поля не скомпенсированы – к ферромагнетикам.

Парамагнетики и ферромагнетики

Рассмотрим вариант, когда у каждого атома вещества есть свое магнитное поле. Эти поля разнонаправлены и компенсируют друг друга. Если же рядом с таким веществом положить магнит, то поля сориентируются в одном направлении. У вещества появится магнитное поле, положительный и отрицательный полюс.

Тогда вещество притянется к магниту и само может намагнититься, то есть будет притягивать другие металлические предметы. Так, например, можно намагнитить дома стальные скрепки. У каждой появится отрицательный и положительный полюс и можно будет даже подвесить целую цепочку из скрепок на магнит.

Такие вещества называют парамагнитными.

Ферромагнетики — небольшая группа веществ, которые притягиваются к магнитам и легко намагничиваются даже в слабом поле.

Диамагнетики

У диамагнетиков магнитные поля внутри каждого атома скомпенсированы.

В этом случае при внесении вещества в магнитное поле к собственному движению электронов добавится движение электронов под действием поля.

Это движение электронов вызовет дополнительный ток, магнитное поле которого будет направлено против внешнего поля. Поэтому диамагнетик будет слабо отталкиваться от расположенного рядом магнита.

Итак, если подойти с научной точки зрения к вопросу, какие металлы не магнитятся, ответ будет – диамагнитные.

Распределение парамагнетиков и диамагнетиков в периодической системе элементов Менделеева

Магнитные свойства простых веществ периодично изменяются с увеличением порядкового номера элемента.

Вещества, не притягивающиеся к магнитам (диамагнетики), располагаются преимущественно в коротких периодах – 1, 2, 3. Какие металлы не магнитятся? Это литий и бериллий, а натрий, магний и алюминий уже относят к парамагнетикам.

Вещества, притягивающиеся к магнитам (парамагнетики), расположены преимущественно в длинных периодах периодической системы Менделеева – 4, 5, 6, 7.

Однако последние 8 элементов в каждом длинном периоде также являются диамагнетиками.

Кроме того, выделяют три элемента – углерод, кислород и олово, магнитные свойства которых различны у разных аллотропных модификаций.

К тому же называют еще 25 химических элементов, магнитные свойства которых установить не удалось вследствие их радиоактивности и быстрого распада или сложности синтеза.

Магнитные свойства лантаноидов и актиноидов (все они являются металлами) меняются незакономерно. Среди них есть и пара- и диамагнетики.

Выделяют особые магнитоупорядоченные вещества – хром, марганец, железо, кобальт, никель, свойства которых изменяются незакономерно.

Какие металлы не магнитятся: список

Ферромагнетиков, то есть металлов, которые хорошо магнитятся, в природе существует всего 9. Это железо, кобальт, никель, их сплавы и соединения, а также шесть металлов- лантаноидов: гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий и тулий.

Металлы, притягивающиеся только к очень сильным магнитам (парамагнетики): алюминий, медь, платина, уран.

Читайте также  Как сделать форму для отливки из алюминия

Поскольку в быту не встречаются настолько большие магниты, которые бы притянули парамагнетик, а также не встречаются металлы-лантаноиды, можно смело утверждать, что все металлы, кроме железа, кобальта, никеля и их сплавов не будут притягиваться к магнитам.

Итак, какие металлы не магнитятся к магниту:

  • парамагнетики: алюминий, платина, хром, магний, вольфрам;
  • диамагнетики: медь, золото, серебро, цинк, ртуть, кадмий, цирконий.

В целом можно сказать, что черные металлы притягиваются к магниту, цветные – не притягиваются.

Если говорить о сплавах, то сплавы железа магнитятся. К ним относят в первую очередь сталь и чугун. К магниту могут притянуться и драгоценные монеты, поскольку они изготовлены не из чистого цветного металла, а из сплава, который может содержать небольшое количество ферромагнетика. А вот украшения из чистого цветного металла к магниту не притянутся.

Какие металлы не ржавеют и не магнитятся? Это обычная пищевая нержавейка, золотые и серебряные изделия.

Источник: http://fb.ru/article/435941/kakie-metallyi-ne-magnityatsya-i-pochemu

Магнитится ли нержавейка: магнитные свойства нержавеющей стали

Учитывая тот факт, что нержавейка сегодня выпускается в большом разнообразии марок, нельзя однозначно ответить на вопрос о том, магнитится она или нет. Магнитные свойства нержавеющих сталей зависят от химического состава и, соответственно, от внутренней структуры сплавов.

Портативный анализатор металлов позволяет быстро определить содержание химических элементов и сделать заключение о качестве нержавеющей стали

От чего зависят магнитные свойства материалов

Магнитное поле с определенным уровнем своей напряженности (Н) действует на помещенные в него тела таким образом, что намагничивает их.

При этом интенсивность такого намагничивания, которая обозначается буквой J, прямо пропорциональна напряженности поля.

В формуле, по которой вычисляется интенсивность намагничивания определенного вещества (J = ϞH), также учитывается коэффициент пропорциональности Ϟ – магнитная восприимчивость вещества.

В зависимости от значения данного коэффициента все материалы могут входить в одну из трех категорий:

  • парамагнетики – коэффициент Ϟ больше нуля;
  • диамагнетики – Ϟ равен нулю;
  • ферромагнетики – вещества, магнитная восприимчивость которых отличается значительной величиной (такие вещества, к которым, в частности, относятся железо, кобальт, никель и кадмий, способны активно намагничиваться, даже будучи помещенными в слабые магнитные поля).

Направления действия магнитных моментов соседних атомов в веществах различной магнитной природы

Магнитные свойства, которыми обладает нержавейка, связаны еще и с ее внутренней структурой, которая может включать в себя аустенит, феррит и мартенсит, а также их комбинации. При этом на магнитные свойства нержавейки оказывают влияние как сами фазовые составляющие, так и то, в каком соотношении они находятся во внутренней структуре.

Нержавеющие стали с хорошими магнитными свойствами

Хорошими магнитными свойствами отличается нержавейка, в которой преобладают следующие фазовые составляющие:

  • Мартенсит – является ферромагнетиком в чистом виде.
  • Феррит – данная фазовая составляющая внутренней структуры нержавейки в зависимости от температуры нагрева может принимать две формы. Ферромагнетиком такая структурная форма становится в том случае, если сталь нагревают до температуры, находящейся ниже точки Кюри. Если же температура нагрева нержавейки находится выше этой точки, то в сплаве начинает преобладать высокотемпературный дельта-феррит, который является выраженным парамагнетиком.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что магнитится та нержавейка, во внутренней структуре которой преобладает мартенсит. Как и обычные углеродистые стали, такие сплавы реагируют на магнит. По данному признаку их и можно отличить от немагнитных.

Способность нержавейки магнитится не влияет на её коррозионную стойкость

Нержавеющие стали, в которых преобладает феррит или его смесь с мартенситом, чаще всего также относятся к ферромагнетикам, но их свойства могут различаться в зависимости от соотношения фазовых составляющих их внутренней структуры.

Нержавейка, магнитные свойства которой могут изменяться, – это преимущественно хромистые и хромоникелевые сплавы, которые могут относиться к одной из нижеприведенных групп. Мартенситные

Стали с мартенситной внутренней структурой, которые, как и обычные углеродистые, могут упрочняться при помощи закалки и отпуска.

Такая нержавейка, кроме предприятий общего машиностроения, активно используются в быту (в частности, именно из нее производят столовые приборы и режущие инструменты).

К наиболее распространенным маркам таких магнитных сталей, изделия из которых производятся с термообработкой и могут подвергаться финишной шлифовке и полировке, относятся 20Х13, 30Х13, 40Х13.

Сталь марки 30Х13 менее пластична, чем сплав 20Х13, несмотря на сходный состав (нажмите для увеличения)

В данную категорию также входит сплав марки 20Х17Н2, который отличается повышенным содержанием хрома в своем химическом составе, что значительно усиливает его коррозионную устойчивость.

Читайте также  Сварка алюминия в домашних условиях инвертором

Почему такая нержавейка популярна? Дело в том, что, кроме высокой устойчивости к коррозии, она характеризуется отличной обрабатываемостью при помощи холодной и горячей штамповки, методов резания.

Кроме того, изделия из такого материала хорошо свариваются.

Ферритные

Распространенной магнитной сталью ферритного типа, которая из-за невысокого содержания углерода в своем химическом составе отличается более высокой мягкостью, чем мартенситные сплавы, является 08Х13, активно используемая в пищевом производстве. Из такой нержавейки изготавливают изделия и оборудование, предназначенные для мойки, сортировки, измельчения, сортировки, а также транспортировки пищевого сырья.

Механические свойства стали 08Х13

Мартенситно-ферритные

Популярной маркой магнитной нержавейки, внутренняя структура которой состоит из мартенсита и свободного феррита, является 12Х13.

Коррозионная стойкость стали марки 12Х13 (другое название 1Х13)

Нержавеющие стали, не обладающие магнитными свойствами

К нержавеющим сталям, которые не магнитятся, относятся хромоникелевые и хромомарганцевоникелевые. Их принято разделять на несколько групп.

Аустенитные

Наиболее популярной маркой таких нержавеющих сталей, которые занимают ведущее место среди немагнитных стальных сплавов, является 08Х18Н10 (международный аналог по классификации AISI 304).

Стали данного типа, к которым также относятся 08Х18Н10, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, активно используются в производстве оборудования для пищевой промышленности; кухонной посуды и столовых приборов; сантехнического оснащения; емкостей для пищевых жидкостей; элементов холодильного оборудования; емкостей для пищевых продуктов; предметов медицинского назначения и др.

Состав и применение аустенитных сталей

Большие преимущества такой нержавейки, не обладающей магнитными свойствами, – это ее высокая коррозионная устойчивость, демонстрируемая во многих агрессивных средах, и технологичность.

Аустенитно-ферритные

Стали данной группы, наиболее популярными марками которых являются 08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т и 12Х21Н5Т, отличаются высоким содержанием хрома, а также пониженным содержанием никеля.

Для придания такой нержавейке требуемых характеристик (оптимального сочетания высокой прочности и хорошей пластичности, устойчивости к межкристаллитной коррозии и коррозионному растрескиванию) в ее химический состав вводят такие элементы, как медь, молибден, титан или ниобий.

Химический состав некоторых промышленных марок аустенитно-ферритных сталей (нажмите для увеличения)

Кроме вышеперечисленных, к нержавеющим сталям, которые не магнитятся, относятся сплавы с аустенитно-мартенситной и аустенитно-карбидной структурой.

Как определить, является ли магнитная или немагнитная сталь нержавеющей

Учитывая все вышесказанное, можно сделать следующий вывод: даже если сталь обладает магнитными свойствами, это совершенно не значит, что ее нельзя отнести к сплавам нержавеющего типа.

Существует достаточно простой способ, позволяющий проверить, является ли магнитная сталь нержавейкой.

Для того чтобы это определить, необходимо зачистить участок поверхности проверяемого изделия до металлического блеска, а затем нанести на этот участок несколько капель концентрированного медного купороса.

На то, что перед вами именно нержавейка, укажет налет красной меди, которым покроется зачищенный участок. Такой несложный способ позволяет очень точно определить, является ли магнитная сталь нержавеющей. А вот проверить (а особенно определить в домашних условиях), относится ли нержавейка к категории пищевых, практически невозможно.

Если вы решили проверить, относится магнитная сталь к нержавеющим или нет, имейте в виду, что такие ее свойства, как способность намагничиваться, нисколько не ухудшают ее коррозионной устойчивости.

Источник: http://met-all.org/metalloprokat/nerzhaveyushhij/nerzhavejka-magnititsya-ili-net.html

Почему алюминий не магнитится

Один из самых «бородатых» анекдотов студентов – химиков: «Алюминий – это такое железо, только легкое».

Ну а если серьезно, элемент периодический системы №13 – самый легкий металл, который может существовать в чистом виде в воздушной атмосфере.

Относительную химическую инертность обеспечивает тончайшая пленка, состоящая из оксида и гидроксида, которая пассивирует поверхность и предотвращает дальнейшую реакцию с атмосферным кислородом или слабыми растворами щелочей и кислот.

Где можно найти алюминиевый лом?

Знакомые с детства алюминиевые кастрюли столовые приборы, и даже фольга от шоколадки – далеко не полный перечень изделий, которые изготавливаются из алюминия. Во времена СССР цена алюминиевых изделий никак не соответствовала его реальной стоимости, что формировало ошибочное мнение о дешевизне этого материала.

В любом гараже или сарае найдутся десятки алюминиевых предметов: оконная фурнитура, старые алюминиевые радиаторы, детали велосипедов, походные чайники и котелки, остатки кабеля – перечислять можно долго. Из-за бесхозяйственности 80-90-х годов на промышленных свалках можно найти даже целые чушки товарного алюминия.

Для народного хозяйства этот металл имеет стратегическое значение. Промышленное получение осуществляется методом электролиза расплава, что связано с огромными энергозатратами.

Переработка вторичного сырья гораздо дешевле (экономия электроэнергии до 75%, сокращение вредных выбросов в атмосферу – до 90%), кроме того, этот металл можно переплавлять многократно без ухудшения физических свойств. Алюминиевый лом без ограничений покупается почти во всех пунктах приема металлолома и стоит намного дороже, чем лом черных металлов.

Читайте также  Как состарить алюминий в домашних условиях

После приема производится дальнейшая сортировка, после которой вторичное сырье подвергается классификации с присвоением класса, группы и сорта. Общее количество разновидностей алюминиевого вторичного сырья превышает 20 наименований.

Физика и химия вещества

Из школьного курса химии известно, то алюминий – металл серебристо-белого цвета, обладающий низкой плотностью, высокой тепло- и электропроводностью.

На воздухе покрывается защитной пленкой, которая легко растворяется в горячих растворах щелочей и кислот, некоторые его соединения обладают амфотерными свойствами.

Даже на основе таких поверхностных сведений можно предложить несколько способов, как отличить алюминий от других металлов.

Главное отличие от нержавейки, железа, олова, свинца и других металлов, наиболее часто сдаваемых в металлолом, – низкая плотность, определить которую можно и в домашних условиях. Для этого понадобится мерный цилиндр и кухонные весы с точностью взвешивания до 1 грамма.

Методика проста и не требует специальных знаний: предварительно взвешенную деталь из исследуемого материала опускаем в мерный цилинр, заполненный водой, и отмечаем изменение положения мениска жидкости. Далее делим массу детали на ее объем, равный разности уровня воды в цилиндре, и получаем плотность.

Если получилось значение, близкое к 2,7 г/мл, то с высокой долей вероятности деталь сделана из алюминия.

В классической химии качественной реакцией на алюминий является проба с соляной кислотой и гидроксидом аммония. Если растворить алюминиевый образец в 10%-ом растворе соляной кислоты, а затем добавить обычный нашатырный спирт, то выпадет осадок Al(OH)3↓.

Внимание: реакция сопровождается бурным газообразованием (выделение водорода), поэтому необходимо соблюдать технику безопасности (защитные очки, перчатки, фартук).

Простейший способ, как отличить алюминий от железа – магнитная проба: алюминиевые детали не будут притягиваться к магниту.

Однако, этот эффект является необходимым, но не достаточным подтверждением того, что исследуемый образец изготовлен из алюминия, поскольку парамагнитными свойствами обладают как алюминиевые сплавы, так и некоторые цветные металлы.

Далее показан опыт с магнитом на маятнике и листом алюминия (в случае отсутствия магнетизма маятник бы не остановился по-середине и, по энерции, продолжил колебаться).

Отличие от дюраля

Несведущему человеку с первого взгляда достаточно сложно идентифицировать эти материалы, максимально точный результат можно получить лишь в химлаборатории. Предварительное заключение можно сделать, воспользовавшись советами, которыми делятся специалисты на профессиональных форумах.

В паре алюминий/дюраль первый будет издавать высокий звон при ударе, не ломается при сгибании, а после снятия стружки поверхность блестит, как у серебра (кстати, спутать эти металлы практически невозможно, так как серебро отличается гораздо большим удельным весом).

На изломе алюминий дает мелкозернистую структуру; при сверлении стружка отходит легко, не липнет на сверло.

Определить различия можно и химическими методами. Если исследуемый образец поместить в раствор азотной кислоты, а через некоторое время (2-3 часа) нейтрализовать его раствором щелочи (подойдет и обычная питьевая сода), то в случае чистого алюминия выпадет полупрозрачный белый осадок, а медь в дюрале придаст осадку голубоватый оттенок.

Отличие от ЦАМ

Сложности при идентификации этих материалов возникают довольно часто, так как ЦАМ – сплавы из трех металлов (цинк, алюминий, медь) внешне очень похожи на чистый металл.

Достоверный способ определения — с помощью перекиси водорода, 20%-ого раствора сульфида натрия или 10%-го раствора медного купороса: при нанесении нескольких капель любого их вышеперечисленных реагентов на заточенную поверхность (свежий срез) алюминий останется серебристо-белым, а ЦАМ потемнеет.

Отличие от нержавейки

Отличить эти материалы можно в домашних условиях всего за несколько минут.

В первую очередь стоит обратить внимание на внешние различия: алюминиевая поверхность на ощупь более шершавая и матовая, нержавейка всегда хорошо блестит, даже если образец не отполирован.

Нержавеющая сталь тоже не притягивается магнитом, но изделия из нее существенно тяжелее алюминиевых (плотность выше минимум в три раза).

Далее делаем пробу «на нож» — на поверхности алюминия останется след, а нержавейка из-за высокой твердости останется неповрежденной. Можно также провести деталью по белой бумаге: алюминиевый образец оставит серый след, в то время как след от нержавеющей стали останется бесцветным. Специалисты по металлообработке предлагают еще один простой способ – распилить образец болгаркой.

Источник: http://respect-kovka.ru/pochemu-alyuminiy-ne-magnititsya/

Понравилась статья? Поделить с друзьями: