Парамагнетизм

Если магнитные моменты частиц, составляющих атом или молекулу, не скомпенсированы, то результирующий магнитный момент атома или молекулы в магнитном поле будет вести себя как магнитная стрелка, стремясь установиться по полю.

В отсутствие магнитного поля магнитные моменты отдельных атомов или молекул ориентированы равновероятно по всем направлениям. Конечно, направление магнитного момента какого-либо атома с течением времени не остается неизменным. Вследствие теплового движения, представляющего собой движение беспорядочное (хаотичное), направление магнитного момента непрерывно меняется, но результирующий средний магнитный момент парамагнитного тела в отсутствие поля будет равен нулю.

При наложении магнитного поля возникнут силы, ориентирующие магнитный момент каждого атома по полю. Этой ориентации будет противодействовать дезориентирующее действие теплового движения. В результате этих двух конкурирующих процессов установится некоторое распределение. Магнитные моменты атомов хотя и ориентированы по самым различным направ лениям, однако распределение уже не остается равновероятным, а имеется некоторое преимущественное направление, совпадающее с направлением наложенного магнитного поля. Результирующий момент при таком распределении не равен нулю, и тело оказывается намагниченным по полю.

С увеличением напряженности поля большее число магнитных моментов атомов ориентируется вдоль поля, и намагниченность тела растет. Если поле очень велико, то все магнитные моменты атомов будут ориентированы строго по полю. Дальнейший рост поля картины не изменит, так как будет достигнуто так называемое магнитное насыщение. С повышением температуры, при неизменной напряженности поля, возрастает дезориентирующая роль теплового движения молекул и намагниченность убывает.

Французский физик Пьер Кюри» установил закон температурной зависимости магнитной восприимчивости парамагнетиков, согласно которому

X = C/T (12)
где С – константа Кюри, Т – абсолютная температура, т. е. температура, отсчитываемая от абсолютного нуля, равного -273° по Цельсию.

Однако этой простейшей зависимости подчиняется сравнительно небольшое количество парамагнитных веществ;
это так называемые нормальные парамагнетики. Вообще же зависимость от температуры магнитной восприимчивости парамагнетиков часто более сложна, а для щелочных металлов восприимчивость вообще не связана с температурой. Поскольку парамагнетики – слабомагнитные вещества, то и восприимчивость их весьма мала – намного меньше единицы (табл. 2). В отличие от диамагнетиков, восприимчивость парамагнетиков имеет всегда положительные значения. Число парамагнитных веществ весьма велико. Парамагнитными являются газы О2 и О, платина, палладий, соли редких земель, соли железа, кобальта, никеля, щелочные металлы, а также металлы: магний, кальций, алюминий, хром, молибден, марганец и др.

Таблица 2. Магнитная восприимчивость некоторых парамагнетиков.

Вещество	Магнитная восприимчивость
Литий	25,2*10^-6
Натрий	15,6*10^-6
Лантан	140,0*10^-6
Неодим	5600,0*10^-6
Хром	160,0*10^-6
Уран/td>	620,0*10^-6