Iż-żingu huwa manjetiku? Din il-mistoqsija ħafna drabi tqum meta tiddiskuti dan il-metall versatili. Minkejja l-użu mifrux tiegħu, iż-żingu mhuwiex manjetiku. B'differenza mill-ħadid jew in-nikil, l-istruttura atomika taż-żingu nieqsa minn elettroni mhux imqabbla, u tagħmilha djamagnetika. Dan ifisser li jirripella b'mod dgħajjef il-kampi manjetiċi aktar milli jkun attirat lejhom.
In-natura mhux manjetika taż-żingu hija ta 'valur f'diversi applikazzjonijiet, partikolarment fejn trid tiġi evitata interferenza manjetika. Minn kisi reżistenti għall-korrużjoni għal lqugħ elettromanjetiku fl-elettronika, il-proprjetajiet uniċi taż-żingu jagħmluha indispensabbli fl-industrija moderna.
Il-fehim tal-karattru mhux manjetiku taż-żingu mhux biss jikkjarifika kunċett żbaljat komuni iżda jenfasizza wkoll l-importanza ta 'proprjetajiet materjali varji fit-teknoloġija u manifattura tal-ikkastjar tad-die .
1. X'inhu ż-żingu u x'inhu l-manjetiżmu
Iż-żingu, metall abjad bluash b'numru atomiku 30, għandu rwol kruċjali f'diversi industriji. Skoperta fil-forma metallika tagħha fl-1746 minn Andreas Marggraf, iż-żingu sar indispensabbli fil-ħajja moderna. Skond l-Istħarriġ Ġeoloġiku tal-Istati Uniti, il-produzzjoni globali taż-żingu laħqet madwar 13.2 miljun tunnellata metrika fl-2020, li enfasizzaw is-sinifikat tagħha fid-dinja industrijali.
Li tifhem il-proprjetajiet manjetiċi tal-materjali hija essenzjali għal bosta applikazzjonijiet, minn aġġeġġi ta 'kuljum għal teknoloġiji avvanzati. Hekk kif nidħlu fir-relazzjoni taż-żingu mal-manjetiżmu, aħna niskopru għarfien affaxxinanti dwar dan l-element versatili u l-post uniku tiegħu fit-tabella perjodika.
2. In-natura manjetika taż-żingu
2.1 Klassifikazzjoni taż-Żingu
Iż-żingu jaqa 'fil-kategorija ta' materjali djamagnetiċi. Din il-klassifikazzjoni tista 'tinstema' kumpless, iżda sempliċement tfisser li ż-żingu juri repulsjoni dgħajfa meta jkun espost għal kampi manjetiċi. Il-proprjetà djamagnetika taż-żingu hija kkwantifikata mis-suxxettibilità manjetika tagħha, li hija bejn wieħed u ieħor -1.56 × 10⁻⁵ (unitajiet SI mingħajr dimensjoni) fit-temperatura tal-kamra.
2.2 Rispons manjetiku
Meta tkun soġġetta għal kamp manjetiku estern, ir-rispons taż-żingu huwa pjuttost differenti minn dak li nosservaw f'materjali manjetiċi komuni bħall-ħadid. Minflok ma jiġi attirat, iż-żingu jitbiegħed b'mod dgħajjef 'il bogħod mis-sors manjetiku. Din l-imġieba tista 'tintwera permezz tal-metodu Faraday, fejn biċċa żgħira ta' żingu sospiża minn ħajt irqiq se terġa 'tiġi ripellata meta jinġieb kalamita qawwija.
Biex turi din l-imġieba, ikkunsidra t-tabella li ġejja tqabbel suxxettibilità manjetika:
| tat-tip ta' materjal | (χ) | eżempji ta 'suxxettibilità manjetika |
| Ferromanjetiku | Pożittiv kbir (> 1000) | Ħadid (χ ≈ 200,000) |
| Paramagnetiku | Pożittiv żgħir (0 sa 1) | Aluminju (χ ≈ 2.2 × 10⁻⁵) |
| Djamagnetiku | Negattiv żgħir (-1 sa 0) | Żingu (χ ≈ -1.56 × 10⁻⁵) |
3. Għaliex iż-żingu mhux manjetiku
3.1 Struttura atomika taż-żingu
In-nuqqas ta 'proprjetajiet manjetiċi taż-żingu jista' jiġi rintraċċat għall-konfigurazzjoni tal-elettroni tiegħu. L-arranġament ta 'elettroni fil-qoxra ta' barra taż-żingu għandu rwol kruċjali fid-determinazzjoni tal-imġieba manjetika tiegħu.
Il-konfigurazzjoni tal-elettroni taż-żingu hija [AR] 3D⊃1; ⁰4S⊃2 ;. Dan ifisser li l-elettroni kollha taż-żingu huma mqabbla, u ma jħallu l-ebda elettroni mhux imqabbla fl-orbital l-iktar imbiegħed tiegħu. In-nuqqas ta 'elettroni mhux imqabbla huwa importanti biex tifhem għaliex iż-żingu ma jurix proprjetajiet manjetiċi.
Biex tħares dan, ejja nqabblu l-konfigurazzjoni tal-elettroni taż-żingu ma 'dik ta' element manjetiku:
| element | tal-konfigurazzjoni tal-elettroni | elettroni mhux imqabbla |
| Żingu | [Ar] 3d⊃1; ⁰4s⊃2; | 0 |
| Ħadid | [AR] 3D⁶4S⊃2; | 4 |
3.2 Mument manjetiku fiż-żingu
Minħabba l-elettroni kompletament imqabbla tiegħu, iż-żingu għandu mument manjetiku ta 'żero. Dan jikkuntrasta sew ma 'materjali ferromanjetiċi bħall-ħadid, li għandhom elettroni mhux imqabbda li jistgħu jallinjaw f'kamp manjetiku, u joħolqu mument manjetiku nett.
Il-mument manjetiku (μ) ta 'atomu jista' jiġi kkalkulat bl-użu tal-formula:
μ = √ [n (n + 2)] μb
Fejn N huwa n-numru ta 'elettroni mhux imqabbla u μB huwa l-magneton Bohr (9.274 × 10⁻⊃2; ⁴ J / T).
Għaż-żingu: n = 0, għalhekk μ = 0 għall-ħadid: n = 4, għalhekk μ ≈ 4.90 μb
4. Fatturi li jaffettwaw il-proprjetajiet manjetiċi taż-żingu
4.1 Purità u Impuritajiet
Filwaqt li ż-żingu pur huwa djamagnetiku, l-impuritajiet xi kultant jistgħu jbiddlu l-imġieba manjetika tiegħu. Ċerti impuritajiet jistgħu joħolqu mumenti manjetiċi lokalizzati, li potenzjalment iwasslu għal imġieba paramagnetika dgħajfa. Madankollu, dan l-effett huwa tipikament daqshekk minimu li jibqa 'inosservabbli f'applikazzjonijiet ta' kuljum.
Studju ppubblikat fil-Ġurnal tal-Magnetiżmu u l-Materjali Manjetiċi (2018) sab li n-nanopartiċelli taż-żingu doped b'5% tal-manganiż wera mġieba ferromanjetika dgħajfa fit-temperatura tal-kamra, b'magnazzjoni ta 'saturazzjoni ta' 0.08 emu / g.
4.2 Temperatura
It-temperatura għandha wkoll rwol fl-imġieba manjetika taż-żingu. Hekk kif tiżdied it-temperatura, kwalunkwe effetti manjetiċi potenzjali minħabba impuritajiet jonqsu aktar. Dan iseħħ minħabba li l-enerġija termali tfixkel l-allinjament ta 'elettroni, u tnaqqas kwalunkwe tendenzi manjetiċi ħfief.
Ir-relazzjoni bejn it-temperatura u s-suxxettibilità manjetika għal materjali djamagnetiċi bħal żingu ssegwi l-liġi ta 'Curie:
χ = c / t
Fejn C hija l-kostanti tal-curie u t hija t-temperatura assoluta. Għaż-żingu, id-dipendenza tat-temperatura hija dgħajfa ħafna, b'bidla ta 'inqas minn 1% fuq firxa ta' temperatura ta '100K sa 300K.
5. Iż-żingu jista 'jsir manjetiku?
5.1 Alloying
Filwaqt li ż-żingu pur ma jistax isir manjetiku, il-liga ta 'materjali ferromanjetiċi tista' toħloq komposti bi proprjetajiet manjetiċi. Pereżempju, xi ligi taż-żingu jintużaw fil-produzzjoni ta 'sensuri manjetiċi. Huwa importanti li wieħed jinnota li dawn il-ligi juru proprjetajiet manjetiċi minħabba l-elementi miżjuda, mhux iż-żingu nnifsu.
Eżempju ta 'liga manjetika bbażata fuq iż-żingu:
| Isem tal-Liga | tal- | tal-Propjetà Magnetika | Applikazzjoni |
| Znfe₂o₄ | Ferrite taż-Żingu | Ferrimagnetiku | Qlub manjetiċi, sensuri |
5.2 Kundizzjonijiet Speċjali
Taħt ċerti kundizzjonijiet speċjalizzati, komposti bbażati fuq iż-żingu jistgħu juru karatteristiċi manjetiċi:
Ferrite taż-żingu (Znfe₂o₄): Dan il-kompost juri proprjetajiet ferrimagnetiċi minħabba l-preżenza ta 'joni tal-ħadid. Għandha temperatura ta 'curie ta' madwar 10 ° C, li fuqha ssir paramagnetika.
Nanostrutturi ta 'ossidu taż-żingu doped: riċerka ppubblikata fil-ġurnal Nanoscale Research Letters (2010) issuġġeriet li n-nanostrutturi ZnO doped b'5% kobalt wrew ferromagnetiżmu tat-temperatura tal-kamra b'magnizzazzjoni ta' saturazzjoni ta '1.7 EMU / g.
6. Applikazzjonijiet li jużaw in-natura mhux manjetika taż-żingu
6.1 Komponenti Elettriċi
In-natura mhux manjetika taż-żingu tagħmilha ta 'valur f'applikazzjonijiet elettriċi. Huwa partikolarment utli fl-ilqugħ elettromanjetiku, fejn jista 'jimblokka l-kampi elettromanjetiċi mingħajr ma jsir manjetizzat innifsu. L-effikaċja taż-żingu fl-ilqugħ tal-EMI tista 'tiġi kkwantifikata bl-effettività tal-lqugħ tagħha (SE), li hija tipikament madwar 85-95 dB għal folja taż-żingu ħoxnin ta' 0.1mm f'1 GHz.
6.2 Shielding manjetiku
L-abbiltà taż-żingu li tirripella ftit kampi manjetiċi tagħmilha għażla eċċellenti għal applikazzjonijiet ta 'lqugħ manjetiku. Huwa użat biex jipproteġi tagħmir sensittiv minn interferenza manjetika esterna, li jiżgura prestazzjoni preċiża f'diversi apparati.
Tabella komparattiva ta 'effikaċja ta' lqugħ għal materjali differenti: Effettività ta 'Shielding
| Materjali | (DB) f'1 GHz |
| Żingu | 85-95 |
| Ram | 90-100 |
| Aluminju | 80-90 |
7. Tqabbil ta 'żingu ma' metalli manjetiċi u mhux manjetiċi
7.1 Metalli manjetiċi
B'differenza miż-żingu, metalli ferromanjetiċi bħall-ħadid, in-nikil, u l-kobalt juru proprjetajiet manjetiċi qawwija. Dawn il-materjali jistgħu jiġu manjetizzati faċilment u jżommu l-manjetiżmu tagħhom, u jagħmilhom kruċjali għal applikazzjonijiet bħal muturi elettriċi u ġeneraturi.
7.2 Metalli oħra mhux manjetiċi
Iż-żingu mhux waħdu fin-natura mhux manjetika tiegħu. Metalli komuni oħra bħar-ram, id-deheb, u l-aluminju wkoll ma jurux proprjetajiet manjetiċi sinifikanti. Madankollu, kull waħda minn dawn il-metalli għandha s-sett uniku ta 'karatteristiċi tiegħu li jagħmluhom adattati għal applikazzjonijiet differenti.
Tqabbil ta 'proprjetajiet u applikazzjonijiet manjetiċi: Suxxettibilità manjetika
| tal-metall | (χ) | Applikazzjonijiet ewlenin |
| Żingu | -1.56 × 10⁻⁵ | Galvanizzazzjoni, ligi, Shielding |
| Ram | -9.63 × 10⁻⁶ | Wajers elettriċi, skambjaturi tas-sħana |
| Deheb | -3.44 × 10⁻⁵ | Ġojjellerija, elettronika, mediċina |
| Aluminju | 2.2 × 10⁻⁵ | Aerospazjali, kostruzzjoni, imballaġġ |
8. Konklużjoni
Meta twieġeb il-mistoqsija 'Huwa manjetiku taż-żingu? ', Aħna kixfu li ż-żingu pur mhuwiex manjetiku. In-natura djamagnetika tagħha tfisser li tirripella b'mod dgħajjef l-għelieqi manjetiċi aktar milli tkun attirata lejhom. Din il-proprjetà toħroġ mill-istruttura atomika taż-żingu, speċifikament in-nuqqas tagħha ta 'elettroni mhux imqabbla.
Filwaqt li ż-żingu nnifsu mhuwiex manjetiku, in-natura mhux manjetika tagħha tidher imprezzabbli f'diversi applikazzjonijiet. Minn tagħmir sensittiv għall-ilqugħ biex iservu bħala bażi għal ligi speċjalizzati, il-proprjetajiet uniċi taż-żingu jkomplu jagħmluha element essenzjali fit-teknoloġija u l-industrija moderna.
Li tifhem il-proprjetajiet manjetiċi ta 'materjali bħal żingu hija kruċjali għall-avvanz tat-teknoloġija u biex tinstab soluzzjonijiet innovattivi għall-isfidi tal-inġinerija. Hekk kif tkompli r-riċerka, nistgħu niskopru applikazzjonijiet saħansitra aktar affaxxinanti għal dan il-metall versatili, manjetiku jew le.
Mistoqsijiet Frekwenti: Żingu u Manjetiżmu
Iż-żingu huwa manjetiku?
Le, żingu pur mhuwiex manjetiku. Huwa kklassifikat bħala materjal djamagnetiku, li jfisser li jirripella b'mod dgħajjef il-kampi manjetiċi.
Iż-żingu jista 'jsir manjetiku taħt l-ebda ċirkostanza?
Iż-żingu pur ma jistax isir manjetiku permanenti. Madankollu, meta jiġu ligati b'ċerti materjali ferromanjetiċi jew fil-preżenza ta 'kampi manjetiċi qawwija ħafna, komposti bbażati fuq iż-żingu jistgħu juru proprjetajiet manjetiċi dgħajfa.
Għaliex iż-żingu mhux manjetiku?
Iż-żingu mhux manjetiku minħabba l-konfigurazzjoni tal-elettroni tiegħu. Għandu subshell 3D sħiħ, li jirriżulta f'elettroni mhux imqabbla, li huma meħtieġa għall-imġieba ferromanjetika.
Iż-żingu kif jinteraġixxi mal-kalamiti?
Iż-żingu jirripella b'mod dgħajjef il-kalamiti minħabba n-natura djamagnetika tiegħu. Din ir-repulsjoni hija tipikament dgħajfa ħafna u ħafna drabi mhix notevoli f'sitwazzjonijiet ta 'kuljum.
Hemm xi ligi taż-żingu li huma manjetiċi?
Iva, xi ligi taż-żingu jistgħu jkunu manjetiċi. Pereżempju, ċerti ligi taż-żingu-ħadid jew taż-żingu jistgħu juru proprjetajiet manjetiċi minħabba n-natura ferromanjetika tal-ħadid jew tan-nikil.
In-natura mhux manjetika taż-żingu għandha xi applikazzjonijiet prattiċi?
IVA. Il-proprjetà mhux manjetika taż-żingu tagħmilha utli f'applikazzjonijiet fejn l-interferenza manjetika teħtieġ li tiġi mminimizzata, bħal f'ċerti komponenti elettroniċi jew fil-lqugħ manjetiku.
It-test tal-kalamita jista 'jintuża biex jidentifika żingu pur?
Filwaqt li ż-żingu mhux se jkun attirat minn kalamita, it-test tal-kalamita waħdu mhuwiex biżżejjed biex jidentifika żingu pur. Ħafna metalli oħra mhux manjetiċi jistgħu jiżbaljaw maż-żingu. Testijiet addizzjonali huma meħtieġa għal identifikazzjoni preċiża.
