Miksi joillakin seoksilla on magneettisia ominaisuuksia?

Joillakin seoksilla on magneettisia ominaisuuksia, koska ne sisältävät rautaa, nikkeliä tai kobolttia, jotka ovat ferromagneettisia alkuaineita.

Seokset ovat metallien seoksia, ja niiden ominaisuudet poikkeavat usein niiden komponenttien ominaisuuksista. Seoksen magneettiset ominaisuudet riippuvat tiettyjen elementtien läsnäolosta ja järjestelystä sen rakenteessa. Avainelementit, jotka vaikuttavat lejeeringin magneettisiin ominaisuuksiin, ovat rauta, nikkeli ja koboltti. Näitä kutsutaan ferromagneettisiksi elementeiksi, koska ne voidaan magnetoida tai vetää puoleensa magneetteja.

Ferromagnetismi on ominaisuus, joka riippuu materiaalin atomien kohdistamisesta. Ferromagneettisissa materiaaleissa atomien magneettiset momentit kohdistetaan samaan suuntaan, mikä luo vahvan magneettikentän. Tämä kohdistus johtuu atomien elektronien välisestä vuorovaikutuksesta. Jokaisella elektronilla on sen spinin vuoksi magneettinen momentti, ja ferromagneettisissa materiaaleissa suuren määrän elektronien spinit ovat kohdakkain, mikä luo vahvan kokonaismagneettikentän.

Kun metalliseos sisältää yhden tai useamman näistä ferromagneettisista alkuaineista ja atomit on järjestetty siten, että niiden magneettiset momentit asettuvat kohdakkain, lejeeringillä on magneettisia ominaisuuksia. Esimerkiksi teräs on raudan ja hiilen seos, ja se on magneettista, koska se sisältää rautaatomeja, jotka voivat kohdistaa magneettikentän. Samoin alnico on alumiinin, nikkelin ja koboltin seos, ja sitä käytetään vahvojen kestomagneettien valmistukseen.

Kaikki ferromagneettisia elementtejä sisältävät seokset eivät kuitenkaan ole magneettisia. Atomien sijoittelu ja muiden alkuaineiden läsnäolo voivat vaikuttaa magneettisiin ominaisuuksiin. Esimerkiksi ruostumaton teräs on raudan, hiilen ja kromin seos, eikä se ole magneettinen, koska kromiatomit häiritsevät rautaatomien kohdistusta. Siksi lejeeringin magneettiset ominaisuudet eivät riipu vain sen koostumuksesta vaan myös sen atomirakenteesta.