Kulta ei ole magneettinen puhtaassa muodossaan. Diamagneettiksi luokiteltu, se hylkää heikosti magneetit eikä sitä voida magnetoida sähkövirroilla. Tämä käyttäytyminen on havaittavissa vain kontrolloiduissa laboratorio -olosuhteissa.
Viimeaikainen tutkimus paljastaa kuitenkin kiehtovia ominaisuuksia nanomittakaavassa. Pienillä kulta -atomien klustereilla on paramagneettinen käyttäytyminen, jotka toimivat kuin miniatyyrimagneetit. Tätä ilmiötä ei esiinny luonnollisesti kullan atomitiheyden vuoksi. Lisäksi lämpö voi parantaa näitä piilotettuja magneettisia ominaisuuksia.
Vaikka kulta pysyy magneettisina jokapäiväisissä skenaarioissa, sen käyttäytyminen äärimmäisissä asteikoissa ja olosuhteissa tarjoaa kiehtovia näkemyksiä materiaalien magneettisuuden monimutkaisesta luonteesta.
Kullan magneettiset ominaisuudet
'Is.gold.magneettinen ' ja 'on kultamagneettinen tai ei ' ovat yleisimmin etsimiä kysymyksiä kullan ominaisuuksista. Kulta (symboli AU, atominumero 79) on kiehtonut ihmiskuntaa vuosituhansien ajan kiiltävällä keltaisella sävyllä ja merkittävillä ominaisuuksilla. Kun kyse on magnetismista ja kullasta, monet ihmettelevät 'houkutteleeko kultaa magneettia ' tai 'is.gold.magneettinen ' - vastaus on sen ainutlaatuisessa atomirakenteessa.
Perusvastaus
Niille, jotka kysyvät 'Onko kultaa magneeteihin ' tai 'on kultamagneettinen kyllä tai ei, ' Tässä on yksinkertainen vastaus: puhdas kulta ei ole magneettinen. Se ei houkuttele eikä houkuttele magneetteja. Mietitkö 'Magneett Gold ' -vuorovaikutusta vai jos 'poimii kultaa, ' Goldin diamagneettisen luonteen ymmärtäminen on avain sen käyttäytymisen ymmärtämiseen.
Tieteellinen selitys kullan magnetismista
Ymmärtäminen 'kultamagnetismi ' vaatii sen atomirakenteen tarkastelua. Kun ihmiset kysyvät 'Kulta tarttuu magneettiin ' tai 'Voivatko magneetit poimia kultaa, ', vastaus on Goldin elektronisessa kokoonpanossa.
Kullan atomisrakenne
Goldin ainutlaatuinen magneettinen käyttäytyminen johtuu sen atomirakenteesta. [Xe] 4f⊃1; ⁴ 5d⊃1; ⁰ 6S⊃1;, kullalla on täysin täytetty 5D -alakuljetus ja yksi elektroni 6S -kiertoradalla. Tämä kokoonpano ei johda parittomiin elektroneihin, jotka ovat tyypillisesti vastuussa elementtien magneettisista ominaisuuksista.
| Elektronikuoren | lukumäärä elektroneja |
| K (1s) | 2 |
| L (2s, 2p) | 8 |
| M (3S, 3P, 3D) | 18 |
| N (4S, 4P, 4D, 4F) | 32 |
| O (5s, 5p, 5d) | 18 |
| P (6s) | 1 |
Kullan diamagnetismi
Diamagnetismi, kullan esittämä omaisuus, on magneettisuuden perusta, jolla kaikilla materiaaleilla on jossain määrin. Diamagneettisissa materiaaleissa kiertoradan elektronien liikkeen tuottamat magneettikentät poistuvat, mikä johtaa erittäin heikkoon heijastukseen ulkoisiin magneettikenttiin.
Journal of Physical Chemistry C: n (2008) julkaistun tutkimuksen mukaan Goldin tilavuuden magneettinen herkkyys 20 ° C: ssa on noin -3,44 × 10⁻⁵, mikä osoittaa sen diamagneettisen luonteen. Tämä negatiivinen arvo tarkoittaa, että kulta hylkää heikosti magneettikentät, toisin kuin ferromagneettisissa materiaaleissa havaittu vetovoima.
Käyttäytyminen vahvoilla magneettikentällä
Vaikka kulta ei yleensä ole vuorovaikutuksessa magneettien kanssa, sillä voi olla mielenkiintoista käyttäytymistä äärimmäisissä olosuhteissa. Vuonna 2014 Radboudin yliopiston Nijmegenin tutkijat osoittivat, että kultaa voidaan levittää vahvassa magneettikentässä sen diamagneettisten ominaisuuksien vuoksi. Tämä koe vaati noin 16 Teslan magneettikentän lujuutta, joka on paljon vahvempi kuin tyypilliset kotitalousmagneettit (jotka ovat yleensä alle 1 Tesla).
Kultaisen magneettisiin ominaisuuksiin vaikuttavat tekijät
Kullan puhtaus
Kultapuhtaus vaikuttaa merkittävästi sen magneettiseen käyttäytymiseen. Puhdas kulta (24 karat) ylläpitää sen diamagneettisia ominaisuuksia johdonmukaisesti. Alempi Karat Gold tuo kuitenkin muita elementtejä, jotka voivat muuttaa sen magneettisia vasteita.
| Karat | -kultapitoisuus | Tyypilliset seostavat metallit |
| 24k | 99,9% | Ei (puhdas kulta) |
| 22K | 91,7% | Hopea, kupari |
| 18k | 75,0% | Hopea, kupari, sinkki |
| 14K | 58,3% | Hopea, kupari, sinkki, nikkeli |
| 10k | 41,7% | Hopea, kupari, sinkki, nikkeli |
Kultaseokset ja magnetismi
Kultaseoksilla, joita käytetään yleisesti koruissa ja teollisissa sovelluksissa, voi olla monipuolisia magneettisia ominaisuuksia niiden koostumuksesta riippuen. Esimerkiksi jotkut nikkeliä sisältävät valkokultaseokset saattavat osoittaa vähäistä magneettista vetovoimaa. Gold Bulletinissa (2014) julkaistussa tutkimuksessa havaittiin, että tietyillä kulta-rautaseoksilla voi olla ferromagneettisia ominaisuuksia huoneenlämpötilassa, kun rautapitoisuus ylittää 15 atomiprosenttia.
Nanomittainen käyttäytyminen
Viimeaikaiset nanoteknologian edistykset ovat paljastaneet yllättäviä magneettisia ominaisuuksia kullan nanohiukkasissa. Physical Review -kirjeissä julkaistussa vuonna 2004 julkaistussa tutkimuksessa osoitettiin, että halkaisijaltaan alle 2 nanometrin kullan nanohiukkaset voivat osoittaa ferromagneettista käyttäytymistä alle 10 Kelvinin lämpötiloissa. Tämä löytö avaa kullalle uusia mahdollisuuksia kentällä, kuten tietojen tallennus ja kvanttilaskenta.
Kultaisen magneettisuuden testaaminen
Magneettikoe kultaa
Vaikka yksinkertainen magneettikoe ei ole lopullisesti, se voi tarjota alkuperäisiä käsityksiä esineen kultapitoisuudesta. Puhtaan kullan ei tulisi reagoida magneettiin. Tällä testillä on kuitenkin rajoituksia, eikä siihen pitäisi luottaa yksinomaan todennuksen varalta.
Magneettisen vetovoiman tulkitseminen kultaisissa kohteissa
Jos kultainen esine näyttää magneettisen vetovoiman, se voi viitata:
Ferromagneettisten epäpuhtauksien läsnäolo
Kultapinnoitus magneettisen pohjametallin päällä
Seos, jolla on merkittävä ei-kultainen sisältö
On tärkeää huomata, että joillakin aitoilla kultaseoksilla voi olla pieniä magneettisia ominaisuuksia, kun taas jotkut väärennettyjä kohteita saattavat olla magneettisia.
Käytännön vaikutukset
Koruteollisuus
Koruteollisuus hyödyntää Goldin ei-magneettista luonnetta eri tavoin. Maailman Gold Councilin mukaan noin 50% globaalista kullan kysynnästä tulee koruista. Eri kultalejeeringien magneettisten ominaisuuksien ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää laadunvalvonnan ja todennuksen kannalta tällä alalla.
Kullan tarkistaminen
Ammattimainen kullan todentaminen sisältää useita tekniikoita:
| menetelmän | periaatteen | tarkkuus |
| XRF -analyysi | Mittaa ominaisia röntgenkuvia | Korkea |
| Paloharjoittelu | Kemiallinen erottelu ja punnitseminen | Erittäin korkea |
| Ominaispaino | Tiheysmittaus | Kohtuullinen |
| Happotestaus | Kemiallisen reaktion havainto | Kohtuullinen |
| Magneettinen testaus | Magneettinen vaste | Matala (täydentävä) |
Sovellukset tekniikassa
Goldin ainutlaatuiset ominaisuudet, mukaan lukien sen diamagneettinen luonne, löydä sovelluksia eri teknologiaaloilla:
Elektroniikka: Goldin ei-magneettinen luonne tekee siitä ihanteellisen komponenteille magneettikentän herkissä laitteissa.
Lääketieteellinen kuvantaminen: Kulta -nanohiukkasia tutkitaan magneettikuvauksen (MRI) kontrastiaineina.
Kvanttilaskenta: Kulta -nanohiukkasten epätavalliset magneettiset ominaisuudet alhaisissa lämpötiloissa voitiin mahdollisesti valjastaa kvanttibitti (qubit) -operaatioihin.
Johtopäätös
Kultaisen magneettiset ominaisuudet tai niiden puute johtuvat sen ainutlaatuisesta atomirakenteesta. Sen diamagneettinen luonne erottaa sen monista muista metalleista, jotka edistävät sen erityistä paikkaa koruissa, tekniikassa ja tieteellisessä tutkimuksessa. Kun jatkamme kullan tutkimista nanomittakaavassa ja äärimmäisissä olosuhteissa, voimme paljastaa sen vuorovaikutuksen uudet puolet magneettikenttien kanssa, mikä mahdollisesti mullistaa sen käyttöä tulevassa tekniikassa.
Usein kysyttyjä kysymyksiä: Kulta ja magnetismi
Tässä on seitsemän yleisesti kysyttyä kysymystä Goldin magneettisista ominaisuuksista sekä selkeät ja tiivis vastaukset:
K: Onko puhdas kultamagneettinen?
Ei, puhdas kulta ei ole magneettinen. Se luokitellaan diamagneettiseksi materiaaliksi, mikä tarkoittaa, että magneettikentät hylkäävät sen heikosti.
K: Voiko magneetti kiinni kultakoruista?
Yleensä ei. Jos magneetti tarttuu 'Gold ' -koriin, se sisältää todennäköisesti merkittäviä määriä muita metalleja tai ei ole ollenkaan kultaa.
K: Miksi kultamagneettinen ei ole?
Kulta ei ole magneettinen atomirakenteensa vuoksi. Sen ulkokuoressa ei ole parittomia elektroneja, jotka ovat välttämättömiä ferromagneettiseen käyttäytymiseen.
K: Voiko kullasta tulla magneettinen missään olosuhteissa?
Kyllä, äärimmäisissä olosuhteissa. Kulta -nanohiukkasilla voi olla magneettisia ominaisuuksia erittäin alhaisissa lämpötiloissa (alle 10 Kelviniä) tai erittäin vahvojen magneettikenttien läsnä ollessa.
K: Vaikuttaako kullan karaatti sen magneettisiin ominaisuuksiin?
Kyllä, epäsuorasti. Alempi karat-kulta sisältää enemmän ei-kultaisia metalleja, jotka saattavat tuoda aikaan pieniä magneettisia ominaisuuksia käytetyistä seosmetallien riippuen.
K: Onko magneettitesti luotettava tapa selvittää, onko jotain todellista kultaa?
Ei, se ei ole täysin luotettava. Vaikka se voi viitata magneettimetallien esiintymiseen, jotkut väärennetyt kultaiset esineet ovat myös magneettisia. Sitä tulisi käyttää yhdessä muiden testausmenetelmien kanssa.
K: Onko Goldin ei-magneettisessa luonteessa käytännöllisiä sovelluksia?
Kyllä. Goldin ei-magneettinen ominaisuus tekee siitä hyödyllisen elektroniikassa, etenkin laitteissa, jotka ovat herkkiä magneettisille häiriöille. Se on myös arvokasta lääketieteellisissä implantteissa ja tietyissä tieteellisissä välineissä.
K: Onko todellinen kultamagneettinen?
Ei, puhdas kulta ei ole koskaan magneettinen. Jos kultatuotteesi houkuttelee magneettia, se ei ehkä ole aito kultaa.
K: Tarttuuko kulta magneeteihin?
Ei, aito kulta ei tartu magneetteihin. Tämä pätee kaikkiin puhtaan kullan puhtauksiin.
K: Onko 14 karaatin kultamagneettinen?
Yleensä 14 k: n kultaa ei pitäisi olla magneettinen. Nikkeliä sisältäviä noin 14K: n valkokultaseoksia voi kuitenkin osoittaa pieniä magneettisia ominaisuuksia.
K: Kiinnittyykö 10k kulta magneettiin?
10K kultaa ei pitäisi pysyä magneetissa, vaikka se sisältää enemmän ei-kultaisia metalleja kuin korkeampi karat-kultaa. Mikä tahansa vahva magneettinen vetovoima viittaa siihen, että pala ei ehkä ole aito.
K: Ovatko kultarenkaat magneettisia?
Aito kultarenkaat eivät saisi olla magneettisia. Jos kultarengas houkuttelee magneettia, se voi olla kullattu tai erilaisista materiaaleista valmistettu.
K: Onko valkokulta magneettinen?
Suurin osa valkokulta ei ole magneettinen, mutta joillakin nikkeliä sisältävillä seoksilla voi olla pieniä magneettisia ominaisuuksia.
