Tel:

Fax:

Email:

www.hayatiboskut.com.tr

Celal Bayar Üniversitesi

Tübitak

Y.Ö.K

ÖSYM

Resmi Gazete

İletisim

Ana Sayfa

Hakkımızda

Tüm Programlar

Makaleler

Copyright ©  Tüm hakları saklıdır. Kodlama ve Tasarım Öğretim Görevlisi: Hayati BOŞKUT

 İletişim | Üniversite Web Adresleri

Maddenin Manyetik Özellikleri

             Manyetizma maddelerin temel özelliklerindendir. Maddeler hangi halde olurlarsa olsunlar az veya çok manyetik özelliklere sahiptirler.Bu konu kapsamında; manyetizmanın kaynağı, manyetik davranış türleri, manyetik davranışın tanımlanmasında kullanılan kavramlar verilecektir.Ayrıca manyetik özelliklerinden yararlanılan kimyasal yapılardan kısaca bahsedilecektir. 

Bölüm Hedefi

Bu bölümü tamamladığınızda,

•  Cisimlerdeki manyetik özelliklerin nedenini,
•  Manyetizma türleri hakkında genel bilgileri,
•  Manyetik malzemelerin sınıflandırılmasını ve kullanım alanlarını öğrenmiş olacaksınız.

      Doğal bir mıknatısın meydana getirdiği manyetik alanı, küçük dönebilir iğnelerin yardımıyla görmektesiniz.

5.1 Elektromanyetik Davranışın Türleri 
         Faraday’a göre bütün maddeler her hallerinde (katı, sıvı, gaz,plazma) bir derece manyetik özellik gösterirler. Bu yüzden, bir cisim manyetik alan içine konulduğunda mıknatıslanır. Manyetik alanın ortadan kalkmasıyla çok defa maddede oluşan mıknatıslanma da ortadan kalkar. Ancak bazı hallerde cisimde bir artık mıknatıslık kalır. Bir atomda kendi eksenleri ve orbitalde hareket eden birçok elektronlar olabilir. Toplam görünür manyetik moment, orbital hareket düzlemlerine dik olan orbital manyetik moment ve spin eksenlere paralel olan spin manyetik moment vektörlerinin toplamı olacaktır. Buna göre; bir atomun manyetik momenti, iki şekilde oluşan bu elektronik momentlerin toplamıdır. 
        Atomda; elektron davranışının sonucunda oluşan temel manyetik davranış iki şekilde gözlenir.
1-) Etkiyle mıknatıslanan cisim manyetik alan doğrultusuna zıt yönde manyetik moment alır ve alanın zayıf olduğu bölgeye doğru çekilir. Bu cisimlere diamanyetik cisimler denir. Etki eden kuvvetler daima çok küçük ve pratik bakımdan tesirsizdir. Bu yüzden birçok maddenin mıknatıslanmaya karşı duyarlı olmadığı sanılır. 
2-) Etkiyle mıknatıslanan cismin aldığı manyetik moment manyetik alan ile aynı yöndedir. Cisim alanın şiddetli olduğu yere yani manyetik alan içine çekilir. Bu tür cisimlere paramanyetik maddeler denir. Bu halde etki eden kuvvetler diamanyetik ve nazaran daha büyük olmakla birlikte yine de küçüktür. 
        O halde; iyon, atom ve moleküllerin manyetik davranışlarının temelinde elektron vardır. Paramanyetik özellik göstermeleri çiftleşmemiş elektronlara sahip olmalarındandır. Anti-paralel spinle çiftleşemeyen elektronların spin hareketlerinin sonucu olarak ortaya çıkan toplam manyetik moment maddedeki paramanyetizmanın sebebidir. Diamanyetik atom ve moleküllerde ise, elektronların tamamı anti-paralel spin alarak çiftleşmiştir. Bu yüzden bir orbitalde bulunan iki elektron ters yönde manyetik alanlar oluşturarak birbirlerinin manyetik momentlerini tesirsiz kılar ve dışa doğru bir manyetik alan meydana getiremezler. 
       Diamanyetik cisimlerin çok az olan manyetizmaları elektronların sadece orbital hareketlerinden ileri gelmektedir. 

5.2 Orbital ve Spin Manyetik Momentleri 

               Bir elektronun çekirdek etrafındaki orbital hareketi, direnç göstermeyen bir çemberden geçen akıma benzetildiğinde;

 = Döngü alanı x Akım

eşitliği yazılabilir. Orbitalin boyutunu ve elektronun hızını bildiğimizde değerini hesaplayabiliriz (çekirdeğin kütlesi elektronun kütlesinden çok daha büyük olduğundan sistemin kütle merkezi çekirdek üzerinde alınarak çekirdeğin hareket etmediği kabul edilebilir). Bohr Atom Modeli temel alınarak; elektronun hızı u, dairesel yörüngenin çapı r alındığında birinci Bohr orbitali için manyetik moment;

bağıntısı ile hesaplanır. Bunun yanında elektronun yörünge hareketi ile bağlantılı olmayan maddenin her halinde (katı, sıvı, gaz,plazma) ve her sıcaklıkta var olan spin özelliği vardır. Bu özelliğe göre, elektronun kendi ekseni etrafında döndüğü izlenimini veren teorik ve pratik olarak birçok kere ispatlanmış bir manyetik momenti vardır ve bu değer sabittir.
* Spin özelliği ile ilgili ek bilgi için tıklayınız.

spin = h .e / 4

         Elektronun spin ve birinci Bohr orbital manyetik momentleri aynı olup B = 0.927 x 10–20 erg/gauss değerine eşittir. Bu nedenle bu değer bir temel birim alınarak B   ile gösterilir ve Bohr Magnetonu olarak adlandırılır.

5.3 Temel Manyetik Davranışlar 
       Dia- ve paramanyetizma şüphesiz temelde atomik özellikler olarak düşünülmelidir. Cisimlerin, özellikle katı maddelerin sahip oldukları manyetik özellikler ise bu iki temel manyetizmadan türemektedir. Diğer bir ifade ile; bir atomun sahip olduğu orbital yapısı (elektron düzeni) bu atomdan meydana gelen maddenin manyetik davranışının türünü belirlemektedir.Örneğin; atomda tek sayıda elektron varsa (bu halde bir veya birden fazla paralel spinli elektron mevcuttur) bu tür atomlardan yapılmış maddeler para-, ferro-, antiferro- veya ferrimanyetizma olarak adlandırılan manyetik davranış türlerinden birini gösterebilirler.

5.4 Manyetik Geçirgenlik 
      Kutup şiddetleri P1 ve P2 olan iki manyetik kutup herhangi bir ortamda birbirinden r uzaklığı ile ayrılmışlarsa bu kutuplar arasındaki manyetik kuvvet,

bağıntısı ile verilmiştir. q değeri ortamın manyetik geçirgenliğinin bir ölçüsüdür. Ferromanyetik ortamlarda 103 ve daha fazla, paramanyetiklerde 1’den biraz büyük diamanyetiklerde ise 1’den küçüktür. q miktarı havada 1’e yakın olup, vakumda (boşlukta) 1’e eşit alınabilir. H alan şiddeti ve q değerinin çarpımına,

manyetik indüksiyon ya da manyetik akı yoğunluğu denir ve ayrıca,

eşitliği ile de verilir. I mıknatıslanma şiddetidir. İlk iki eşitlikten;

yazılabilir. I/H oranına birim hacim için ortamın manyetik süseptibilitesi denir ve,

ile gösterilir. O halde;

yazılabilir. Pratik uygulamalarda kütle ya da spesifik süseptibilite  kullanılır.

dördüncü denklem,

şeklinde yazılır. Ferro- ve paramanyetik maddelerde olduğundan  pozitiftir. Diamanyetik maddelerde ise negatif değerler alır. 

Molar manyetik süseptibilite

denklemi ile belirtilir. M maddenin mol tartısıdır.

Bölüm - 5