- Project Runeberg -  Teknisk Tidskrift / Årgång 80. 1950 /
1001

(1871-1962)
Table of Contents / Innehåll | << Previous | Next >>
  Project Runeberg | Catalog | Recent Changes | Donate | Comments? |   

Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 40. 4 november 1950 - Ferromagnetismens natur, av Bengt Oom

scanned image

<< prev. page << föreg. sida <<     >> nästa sida >> next page >>


Below is the raw OCR text from the above scanned image. Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan. Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!

This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.

11 november 1950

1001

Ferromagnetismens natur

Civilingenjör Bengt O om, Stockholm

Ferromagnetism uppvisas vid vanlig temperatur
endast av fem grundämnen, nämligen Fe, Co,
Ni, Gd och Tb. Därjämte ger Cr och Mn, som i
sig själva icke är ferromagnetiska, upphov till
ferromagnetiska legeringar. Exempel på dylika
legeringar är vissa Cr—Pt-legeringar samt Mn—
Cu- och Mn—Ag-legeringar, vilka håller
tillsatser av Al eller Sn (Heuslers legering).
Det är tydligt, att ferromagnetism är en sällsynt
företeelse hos grundämnena, och att därför flera
villkor för deras struktur måste vara uppfyllda
för att ferromagnetiska egenskaper skall
framträda. Det är min avsikt att här redogöra för
betingelserna för uppkomsten av ferromagnetism
och därmed för den atomfysikaliska
förklaringen till detta fenomen samt för de magnetiska
konstanternas samband med den inre
strukturen.

Betingelser för uppkomsten av ferromagnetism
Följande två villkor måste vara uppfyllda för
att ett ämne skall vara ferromagnetiskt:

ämnets atomer skall besitta ett permanent
magnetiskt moment;

atomerna skall binda varandra så, att deras
magnetiska moment blir parallella och riktade
åt samma håll. Atomernas magnetiska moment
skall således adderas till varandra, så att ett
resulterande permanent magnetiskt moment
uppkommer.

Om icke det förstnämnda villkoret är uppfyllt,
dvs. atomerna saknar permanent magnetiskt
moment, blir ämnet diamagnetiskt. Om
däremot det förstnämnda villkoret är uppfyllt men
icke det sistnämnda, blir ämnet paramagnetiskt.
I ett paramagnetiskt ämne binder atomerna
varandra på ett sådant sätt, att deras magnetiska
moment neutraliserar varandra i alla riktningar.

Atomernas permanenta magnetiska moment
Varje elektron i en atom ger genom sitt spin
upphov till ett magnetiskt moment. För att en
atom skall få ett permanent «yttre magnetiskt
moment fordras, att dess elektronspin icke
kompenserar varandra fullständigt, dvs. att atomen
innehåller flera elektroner, som spinner åt ett
håll än som spinner åt det motsatta. Detta är
fallet i atomer med ofullständigt fyllda
elektronskal. I alla atomer utom ädelgaserna är det ytter-

538.114

sta skalet, valenselektronskalet, ofullständigt
fyllt. Men då ämnena befinner sig i fast form,
föreligger icke atomerna fria utan är bundna till
varandra med hjälp av valenselektronerna, och
spinnen hos valenselektronerna i närliggande
atomer neutraliserar därigenom varandra. Det
ofullständigt fyllda elektronskalet måste sålunda
befinna sig innanför valenselektronskalet så att
icke dess elektroner deltar i eller påverkas av
bindningen mellan atomerna.

Dylika ofullständigt fyllda inre elektronskal
föreligger i övergångselementens d-skal, dvs. i
3 d-, 4 d- och 5 d-skalen i tredje, fjärde resp.
femte periodens övergångselement samt i de
sällsynta jordartsmetallernas /-skal (4 /-skalet).
Teoretiskt kan ett d-skal innehålla fem
okompenserade spin och ett /-skal sju. Nedan ges
exempel på antalet okompenserade spin i några
olika fria atomer:

Mn 5 Fe 4 Co 3 Ni 2 W4 Eu 6 Gd 7 Tb 6

När ämnena föreligger i fast form oscillerar
atomerna i d- resp. /-skalen mellan dessa skal
och valenselektronskalet, varför det i varje
ögonblick effektiva antalet okompenserade spin blir
lägre. Exempel på några metallers innehåll av
okompenserade spin är:

Cr 0,22 Mn 1,22 Fe 2,22 Co 1,71 Ni 0,61

Sammanfattningsvis kan alltså sägas, att
ferromagnetism endast kan uppträda hos ämnen,
vilka besitter ofullständigt fyllda d- och /-skal.
De ferromagnetiska ämnena är sålunda att söka
bland övergångselementen och de sällsynta
jordartsmetallerna.

Likriktning av atomernas magnetiska moment

I verkligheten är det endast ett fåtal av
övergångselementen och de sällsynta
jordartsmetallerna, som uppvisar ferromagnetiska
egenskaper. Detta beror på, som ovan nämnts, att
ytterligare ett villkor måste vara uppfyllt,
nämligen att atomerna binder varandra så att deras
magnetiska moment, dvs. okompenserade spin,
likriktas.

For att en dylik bindning skall äga rum,
erfordras att avståndet mellan atomernas
medelpunkter är så stort, att icke de ofullständigt
fyllda elektronskalen kommer i kontakt med

<< prev. page << föreg. sida <<     >> nästa sida >> next page >>


Project Runeberg, Tue Dec 12 02:35:12 2023 (aronsson) (download) << Previous Next >>
https://runeberg.org/tektid/1950/1015.html

Valid HTML 4.0! All our files are DRM-free