亜鉛は磁気ですか？この質問は、この汎用性のある金属を議論するときにしばしば発生します。その広範な使用にもかかわらず、亜鉛は磁気ではありません。鉄やニッケルとは異なり、亜鉛の原子構造には不対の電子があり、それを磁気にします。これは、磁場に引き付けられるのではなく、磁場を弱く反発することを意味します。
亜鉛の非磁性性は、特に磁気干渉を避ける必要がある場合、さまざまな用途で価値があります。腐食耐性コーティングから電子機器の電磁シールドまで、亜鉛のユニークな特性により、現代の産業では不可欠になります。
亜鉛の非磁性キャラクターを理解することは、一般的な誤解を明確にするだけでなく、テクノロジーにおける多様な材料特性の重要性を強調し、 ダイキャスティング マニュファクチャリング。
1。亜鉛とは何ですか？磁気とは何ですか
アトミックナンバー30を備えた青みがかった白い金属である亜鉛は、さまざまな産業で重要な役割を果たしています。 1746年にアンドレアス・マルグラフによって金属の形で発見された亜鉛は、現代生活で不可欠になっています。米国地質調査によると、世界の亜鉛生産は2020年に約1320万トンに達し、産業界での重要性を強調しています。
材料の磁気特性を理解することは、日常のガジェットから最先端の技術まで、多数のアプリケーションに不可欠です。亜鉛と磁気との関係を掘り下げると、この汎用性のある要素と周期表にあるユニークな場所についての魅力的な洞察を明らかにします。
2。亜鉛の磁気性
2.1亜鉛の分類
亜鉛は、反磁性材料のカテゴリに分類されます。この分類は複雑に聞こえるかもしれませんが、それは単に亜鉛が磁場にさらされると弱い反発を示すことを意味します。亜鉛の反磁性特性は、室温で約-1.56×10×（無次元SIユニット）である磁気感受性によって定量化されます。
2.2磁気応答
外部磁場にさらされると、亜鉛の応答は、鉄のような一般的な磁気材料で観察するものとはまったく異なります。引き付けられる代わりに、亜鉛は磁気源から弱く押しのけます。この動作は、ファラデー法を通して実証できます。ここでは、薄い糸によって吊り下げられた亜鉛の小さな部分が、強い磁石が近くに持ち込まれるとわずかに反発されます。
この動作を説明するために、磁気感受性を比較した次の表を考えてみましょう：
| 材料タイプの | 磁気感受性（χ） | の例 |
| 強磁性 | 大きなポジティブ（> 1000） | 鉄（χ≈200,000） |
| 常磁性 | 小さなポジティブ（0〜1） | アルミニウム（χ≈2.2×10⁻⁵） |
| 直磁性 | 小さな負（-1〜0） | 亜鉛（χ≈ -1.56×10⁻⁵） |
3.亜鉛が磁気ではない理由
3.1亜鉛の原子構造
亜鉛の磁気特性の欠如は、電子構成にまでさかのぼることができます。亜鉛の外側のシェル内の電子の配置は、その磁気挙動を決定する上で重要な役割を果たします。
亜鉛の電子構成は[ar]3d⊃1;⁰4s⊃2;。これは、すべての亜鉛の電子がペアになっていることを意味し、最も外側の軌道に対応のない電子が残っていません。対応のない電子がないことは、亜鉛が磁気特性を示さない理由を理解するための鍵です。
これを視覚化するには、の電子構成を磁気要素の電子
| 亜鉛 | 構成と比較しましょう | 。 |
| 亜鉛 | [ar]3d⊃1;⁰4s⊃2; | 0 |
| 鉄 | [AR]3D⁶4S⊃2; | 4 |
3.2亜鉛の磁気モーメント
その完全にペアの電子のため、亜鉛はゼロの磁気モーメントを持っています。これは、磁場に並べられ、正味の磁気モーメントを作成することができる鉄などの鉄のような強磁性材料とは対照的です。
原子の磁気モーメント（μ）は、式を使用して計算できます。
μ=√[n（n+2）]μb
ここで、nは対応のない電子の数とμbの数はbohrマグネトン（9.274×10⁻⊃2;⁴j/t）です。
亜鉛の場合：n = 0なので、鉄の場合μ= 0：n = 4、μ≈4.90μb
4。亜鉛の磁気特性に影響する要因
4.1純度と不純物
純粋な亜鉛は反磁性ですが、不純物は磁気挙動を変えることがあります。特定の不純物は、局所的な磁気モーメントを作成し、潜在的に弱い常磁性挙動につながる可能性があります。ただし、この効果は通常非常に最小限であるため、日常のアプリケーションでは目立たないままです。
Journal of Magnetism and Magnetic Materials（2018）に掲載された研究では、5％マンガンをドープした亜鉛ナノ粒子が室温で弱い強磁性挙動を示し、飽和磁化が0.08 EMU/gであることがわかりました。
4.2温度
温度は、亜鉛の磁気挙動にも役割を果たします。温度が上昇すると、不純物による潜在的な磁気効果はさらに減少します。これは、熱エネルギーが電子のアライメントを破壊し、わずかな磁気傾向を減らすために発生します。
亜鉛のような磁気材料の温度と磁気感受性の関係は、キュリーの法則に従います。
χ= C / T
ここで、Cはキュリー定数で、Tは絶対温度です。亜鉛の場合、温度依存性は非常に弱く、100Kから300Kの温度範囲にわたって1％未満の変化があります。
5。亜鉛は磁気になることができますか？
5.1合金
純粋な亜鉛は磁気になることはできませんが、強磁性材料で合金化すると、磁気特性を持つ化合物を生成できます。たとえば、一部の亜鉛合金は、磁気センサーの生産に使用されます。これらの合金は、亜鉛自体ではなく、追加された元素のために磁気特性を示すことに注意することが重要です。
亜鉛ベースの磁気合金の例：
| 合金名 | 構成 | 磁気特性 | アプリケーション |
| Znfe₂o₄ | 亜鉛フェライト | フェリ磁性 | 磁気コア、センサー |
5.2特別な条件
特定の特殊な条件下では、亜鉛ベースの化合物が磁気特性を示す場合があります。
亜鉛フェライト（Znfe₂O₄）：この化合物は、鉄イオンの存在によりフェリ磁性特性を示します。キュリー温度は約10°Cで、それ以外は常磁性になります。
ドープされた酸化亜鉛ナノ構造：ナノスケール研究書類（2010）に掲載された研究では、5％コバルトをドープしたZnOナノ構造が、飽和磁気化が1.7 emu/gの室温強磁性症を示したことが示唆されました。
6.亜鉛の非磁性性を利用するアプリケーション
6.1電気コンポーネント
亜鉛の非磁性性は、電気アプリケーションで価値があります。これは、電磁シールドに特に役立ちます。電磁シールドは、磁化されることなく電磁界をブロックできます。 EMIシールドにおける亜鉛の有効性は、そのシールド効果（SE）によって定量化できます。これは、1 GHzの厚さ0.1mmの亜鉛シートで通常85〜95 dBです。
6.2磁気シールド
亜鉛の磁場をわずかに撃退する能力は、磁気シールドアプリケーションに最適な選択となります。これは、敏感な機器を外部の磁気干渉から保護するために使用され、さまざまなデバイスで正確な性能を確保します。
さまざまな材料のシールド有効性の比較表： 1 GHzでの
| 材料 | シールド有効性（DB） |
| 亜鉛 | 85-95 |
| 銅 | 90-100 |
| アルミニウム | 80-90 |
7.亜鉛を磁気および非磁性金属と比較します
7.1磁気金属
亜鉛とは異なり、鉄、ニッケル、コバルトなどの強磁性金属は強い磁気特性を示します。これらの材料は簡単に磁化され、磁気を維持することができ、電気モーターや発電機などの用途にとって重要になります。
7.2他の非磁性金属
亜鉛は、非磁性の性質において一人ではありません。銅、金、アルミニウムなどの他の一般的な金属も、重要な磁気特性を示しません。ただし、これらの金属にはそれぞれ、異なるアプリケーションに適した独自の特性セットがあります。
磁気特性とアプリケーションの比較：
| 金属 | 磁気感受性（χ） | キーアプリケーション |
| 亜鉛 | -1.56×10⁻⁵ | 亜鉛めっき、合金、シールド |
| 銅 | -9.63×10⁻⁶ | 電気配線、熱交換器 |
| 金 | -3.44×10⁻⁵ | ジュエリー、エレクトロニクス、薬 |
| アルミニウム | 2.2×10⁻⁵ | 航空宇宙、建設、包装 |
8。結論
質問に答える際に「亜鉛磁気？」では、純粋な亜鉛が磁気ではないことを明らかにしました。その反磁性性は、磁場に引き付けられるのではなく、磁場を弱く反発することを意味します。この特性は、亜鉛の原子構造、特に不対電子の欠如に由来しています。
亜鉛自体は磁気ではありませんが、その非磁性性はさまざまな用途で非常に貴重であることが証明されています。敏感な機器のシールドから、特殊な合金のベースとしてのサービスまで、亜鉛のユニークな特性は、それを現代の技術と産業に不可欠な要素にし続けています。
亜鉛のような材料の磁気特性を理解することは、技術を進め、エンジニアリングの課題に対する革新的なソリューションを見つけるために重要です。研究が続くにつれて、磁気であろうとなかろうと、この汎用性のある金属のためのさらに魅力的なアプリケーションを発見するかもしれません。
よくある質問：亜鉛と磁気
亜鉛は磁気ですか？
いいえ、純粋な亜鉛は磁気ではありません。これは、磁性材料として分類されています。つまり、磁場を弱く反発します。
どんな状況でも亜鉛は磁気になりますか？
純粋な亜鉛は永久に磁気になることはできません。ただし、特定の強磁性材料で合金化された場合、または非常に強い磁場が存在する場合、亜鉛ベースの化合物は弱い磁気特性を示す可能性があります。
なぜ亜鉛は磁気ではないのですか？
亜鉛は、その電子構成のために磁気ではありません。完全な3Dサブシェルを備えているため、強磁性の挙動に必要な不快な電子はありません。
亜鉛は磁石とどのように相互作用しますか？
亜鉛は、その磁気性のために磁石を弱く反発します。この反発は通常非常に弱く、多くの場合、日常の状況では目立ちません。
磁気の亜鉛合金はありますか？
はい、一部の亜鉛合金は磁気になる可能性があります。たとえば、特定の亜鉛鉄または亜鉛ニッケル合金は、鉄またはニッケルの強磁性のために磁気特性を示す可能性があります。
亜鉛の非磁性性には実用的なアプリケーションがありますか？
はい。亜鉛の非磁性特性により、特定の電子コンポーネントや磁気シールドなど、磁気干渉を最小限に抑える必要があるアプリケーションで役立ちます。
磁石テストを使用して純粋な亜鉛を識別できますか？
亜鉛は磁石に引き付けられませんが、磁石テストだけでは純粋な亜鉛を識別するのに十分ではありません。他の多くの非磁性金属は亜鉛と間違っている可能性があります。正確な識別には追加のテストが必要です。
