Η βασική διαφορά μεταξύ παραμαγνητικών και διαμαγνητικών υλικών είναι ότι τα παραμαγνητικά υλικά έλκονται από εξωτερικά μαγνητικά πεδία ενώ τα διαμαγνητικά υλικά απωθούνται από τα μαγνητικά πεδία.
Τα υλικά τείνουν να εμφανίζουν ασθενείς μαγνητικές ιδιότητες παρουσία εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Ορισμένα υλικά έλκονται από το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, ενώ μερικά απωθούνται από αυτό. Λόγω αυτής της διαφοράς στη μαγνητική συμπεριφορά, μπορούμε να κατηγοριοποιήσουμε στοιχεία και ενώσεις σε δύο τύπους, δηλαδή παραμαγνητικά και διαμαγνητικά. Τα υλικά που έλκονται από εξωτερικά μαγνητικά πεδία είναι τα παραμαγνητικά υλικά. Από την άλλη πλευρά, τα υλικά που απωθούνται από τα εξωτερικά μαγνητικά πεδία είναι τα διαμαγνητικά υλικά.
Τι είναι το Παραμαγνητικό;
Ο παραμαγνητισμός εμφανίζεται λόγω της παρουσίας μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων στο σύστημα. Κάθε στοιχείο έχει διαφορετικό αριθμό ηλεκτρονίων και αυτό καθορίζει τον χημικό του χαρακτήρα. Σύμφωνα με το πώς αυτά τα ηλεκτρόνια γεμίζουν στα ενεργειακά επίπεδα γύρω από τον πυρήνα του αντίστοιχου ατόμου, ορισμένα ηλεκτρόνια παραμένουν ασύζευκτα. Αυτά τα ασύζευκτα ηλεκτρόνια δρουν σαν μικροί μαγνήτες προκαλώντας μαγνητικές ιδιότητες υπό την επίδραση ενός εξωτερικά εφαρμοζόμενου μαγνητικού πεδίου. Στην πραγματικότητα, είναι το σπιν αυτών των ηλεκτρονίων που προκαλεί τον μαγνητισμό.
Τα παραμαγνητικά υλικά έχουν μόνιμες διπολικές μαγνητικές ροπές λόγω του σπιν των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων ακόμη και κατά την απουσία εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Αλλά αυτά τα δίπολα προσανατολίζονται τυχαία λόγω της θερμικής κίνησης δίνοντας έτσι μια μηδενική καθαρή διπολική μαγνητική ροπή. Όταν εφαρμόζουμε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, τα δίπολα τείνουν να ευθυγραμμίζονται προς την κατεύθυνση του εφαρμοζόμενου μαγνητικού πεδίου με αποτέλεσμα μια καθαρή διπολική μαγνητική ροπή. Επομένως, τα παραμαγνητικά υλικά έλκονται ελαφρώς από το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Όμως, το υλικό δεν διατηρεί μαγνητικές ιδιότητες μόλις αφαιρέσουμε το εξωτερικό πεδίο. Μόνο μια μικρή επαγόμενη μαγνήτιση δημιουργεί ακόμη και παρουσία εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Αυτό συμβαίνει επειδή, μόνο ένα μικρό κλάσμα περιστροφών προσανατολίζεται με το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Επίσης, αυτό το κλάσμα είναι ευθέως ανάλογο με την ένταση του πεδίου που δημιουργήθηκε.
Εικόνα 01: Διάταξη ηλεκτρονίων παραμαγνητικών και διαμαγνητικών υλικών
Γενικά, όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων, τόσο μεγαλύτερη είναι η παραμαγνητική συμπεριφορά και μεγαλύτερη η ισχύς του πεδίου που δημιουργείται. Επομένως, τα μέταλλα μετάπτωσης και εσωτερικής μετάπτωσης παρουσιάζουν ισχυρότερα μαγνητικά αποτελέσματα λόγω του εντοπισμού των ηλεκτρονίων «d» και «f» και επίσης λόγω της παρουσίας πολλαπλών μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων. Μερικά κοινώς γνωστά παραμαγνητικά στοιχεία περιλαμβάνουν το μαγνήσιο, το μολυβδαίνιο, το λίθιο και το ταντάλιο. Υπάρχουν επίσης ισχυρότεροι συνθετικοί παραμαγνήτες όπως τα «φερρορευστά».
Τι είναι το Διαμαγνητικό;
Ορισμένα υλικά τείνουν να εμφανίζουν απωθημένη μαγνητική συμπεριφορά όταν έρχονται σε επαφή με εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Αυτά είναι τα διαμαγνητικά υλικά. Δημιουργούν μαγνητικά πεδία που είναι αντίθετα προς την κατεύθυνση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου και ως εκ τούτου δείχνουν την απωθητική συμπεριφορά. Γενικά, όλα τα υλικά έχουν τις διαμαγνητικές ιδιότητες, συμβάλλοντας ασθενής στη μαγνητική συμπεριφορά του υλικού όταν υποβάλλεται σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Όμως, σε υλικά που παρουσιάζουν άλλες μαγνητικές ιδιότητες όπως ο παραμαγνητισμός και ο σιδηρομαγνητισμός, η επίδραση του διαμαγνητισμού είναι αμελητέα. Λόγω της ασθενούς μαγνητικής του ιδιότητας, τα αποτελέσματα του διαμαγνητισμού είναι δύσκολο να παρατηρηθούν. Το «βισμούθιο» δρα ως ισχυρός διαμαγνήτης.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Παραμαγνητικού και Διαμαγνητικού
Ο όρος παραμαγνητικός αναφέρεται στην έλξη ενός υλικού προς ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο ενώ ο όρος διαμαγνητικός αναφέρεται στην απώθηση ενός υλικού από ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Αυτό οφείλεται κυρίως στο ότι τα παραμαγνητικά υλικά έχουν ασύζευκτα ηλεκτρόνια ενώ τα διαμαγνητικά υλικά δεν έχουν κανένα από τα ηλεκτρόνια τους ασύζευκτο. Αυτή είναι η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ παραμαγνητικών και διαμαγνητικών υλικών.
Μια άλλη σημαντική διαφορά μεταξύ παραμαγνητικών και διαμαγνητικών υλικών είναι ότι το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από τα παραμαγνητικά υλικά είναι προς την κατεύθυνση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου ενώ το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από τα διαμαγνητικά υλικά είναι αντίθετο προς το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο.
Το παρακάτω infographic δείχνει μια σύνοψη σύγκρισης της διαφοράς μεταξύ παραμαγνητικών και διαμαγνητικών υλικών.
Σύνοψη – Παραμαγνητικό vs Διαμαγνητικό
Μπορούμε να χωρίσουμε τα υλικά σε τρεις κύριους τύπους ανάλογα με τις μαγνητικές τους ιδιότητες. είναι, διαμαγνητικά, παραμαγνητικά και σιδηρομαγνητικά υλικά. Η διαφορά μεταξύ παραμαγνητικών και διαμαγνητικών υλικών είναι ότι τα παραμαγνητικά υλικά έλκονται από τα εξωτερικά μαγνητικά πεδία ενώ τα διαμαγνητικά υλικά απωθούνται από τα μαγνητικά πεδία.
