Ni magnetic ya zinki? Swali hili mara nyingi hutokea wakati wa kujadili chuma hiki chenye nguvu. Licha ya matumizi yake kuenea, zinki sio sumaku. Tofauti na chuma au nickel, muundo wa atomiki wa zinki hauna elektroni ambazo hazijafungwa, na kuifanya iwe diamagnetic. Hii inamaanisha kuwa dhaifu hurudisha uwanja wa sumaku badala ya kuvutiwa nao.
Asili isiyo ya sumaku ya Zinc ni muhimu katika matumizi anuwai, haswa ambapo kuingiliwa kwa sumaku lazima kuepukwa. Kutoka kwa mipako sugu ya kutu hadi ngao ya umeme katika umeme, mali za kipekee za Zinc hufanya iwe muhimu katika tasnia ya kisasa.
Kuelewa tabia isiyo ya sumaku ya Zinc sio tu inafafanua dhana potofu ya kawaida lakini pia inaonyesha umuhimu wa mali tofauti za nyenzo katika teknolojia na Kufa Kutoa Viwanda.
1. Ni nini zinki na ni nini sumaku
Zinc, chuma-nyeupe-nyeupe na nambari ya atomiki 30, inachukua jukumu muhimu katika tasnia mbali mbali. Iligunduliwa katika fomu yake ya metali mnamo 1746 na Andreas Marggraf, zinki imekuwa muhimu katika maisha ya kisasa. Kulingana na Uchunguzi wa Jiolojia wa Amerika, uzalishaji wa zinki ulimwenguni ulifikia takriban tani milioni 13.2 mnamo 2020, ikionyesha umuhimu wake katika ulimwengu wa viwanda.
Kuelewa mali ya vifaa vya vifaa ni muhimu kwa matumizi mengi, kutoka kwa vidude vya kila siku hadi teknolojia za kupunguza makali. Tunapojitokeza katika uhusiano wa Zinc na sumaku, tutafunua ufahamu wa kuvutia juu ya kitu hiki cha aina nyingi na mahali pake pa kipekee kwenye meza ya upimaji.
2. Asili ya Magnetic ya Zinc
Uainishaji wa Zinc
Zinc huanguka katika jamii ya vifaa vya diamagnetic. Uainishaji huu unaweza kusikika kuwa ngumu, lakini inamaanisha kuwa zinki inaonyesha kupunguka dhaifu wakati inafunuliwa na uwanja wa sumaku. Mali ya diamagnetic ya zinki imekadiriwa na usumbufu wake wa sumaku, ambayo ni takriban -1.56 × 10⁻⁵ (vitengo visivyo na Si) kwenye joto la kawaida.
2.2 Majibu ya Magnetic
Wakati inakabiliwa na uwanja wa sumaku wa nje, majibu ya zinki ni tofauti kabisa na yale tunayoona katika vifaa vya kawaida vya sumaku kama chuma. Badala ya kuvutia, zinki dhaifu husukuma mbali na chanzo cha sumaku. Tabia hii inaweza kuonyeshwa kupitia njia ya Faraday, ambapo kipande kidogo cha zinki kilichosimamishwa na nyuzi nyembamba kitatolewa kidogo wakati sumaku yenye nguvu inaletwa karibu nayo.
Ili kuonyesha tabia hii, fikiria jedwali lifuatalo kulinganisha athari za sumaku:
| aina ya vifaa vya | uwezaji (χ) | mifano |
| Ferromagnetic | Chanya kubwa (> 1000) | Iron (χ ≈ 200,000) |
| Paramagnetic | Ndogo chanya (0 hadi 1) | Aluminium (χ ≈ 2.2 × 10⁻⁵) |
| Diamagnetic | Ndogo hasi (-1 hadi 0) | Zinc (χ ≈ -1.56 × 10⁻⁵) |
3. Kwa nini zinki sio sumaku
3.1 muundo wa atomiki ya zinki
Ukosefu wa mali ya magnetic ya Zinc inaweza kupatikana nyuma kwa usanidi wake wa elektroni. Mpangilio wa elektroni katika ganda la nje la zinki lina jukumu muhimu katika kuamua tabia yake ya sumaku.
Usanidi wa elektroni wa Zinc ni [AR] 3D⊃1; ⁰4S⊃2;. Hii inamaanisha elektroni zote za Zinc zimepakwa rangi, bila kuacha elektroni zisizo na malipo kwenye orbital yake ya nje. Kutokuwepo kwa elektroni ambazo hazijalipwa ni muhimu kuelewa kwa nini zinki haionyeshi mali ya sumaku.
Ili kuibua hii, wacha tunganishe usanidi wa elektroni wa Zinc na ile ya kitu cha sumaku:
| elektroni | Usanidi wa elektroni | wa |
| Zinki | [Ar] 3d⊃1; ⁰4S⊃2; | 0 |
| Chuma | [AR] 3D⁶4S⊃2; | 4 |
3.2 Magnetic wakati katika zinki
Kwa sababu ya elektroni zake zilizo na jozi, zinki ina wakati wa sifuri. Hii inatofautisha sana na vifaa vya ferromagnetic kama chuma, ambavyo vina elektroni ambazo hazijapatiwa alama kwenye uwanja wa sumaku, na kuunda wakati wa sumaku.
Wakati wa sumaku (μ) ya chembe inaweza kuhesabiwa kwa kutumia formula:
μ = √ [n (n+2)] μB
Ambapo N ni idadi ya elektroni ambazo hazijapewa na μB ni Magneton ya Bohr (9.274 × 10⁻⊃2; ⁴ J/t).
Kwa zinki: n = 0, kwa hivyo μ = 0 kwa chuma: n = 4, kwa hivyo μ ≈ 4.90 μb
4. Vitu vinavyoathiri mali ya sumaku ya zinki
4.1 Usafi na uchafu
Wakati zinki safi ni diamagnetic, uchafu wakati mwingine unaweza kubadilisha tabia yake ya sumaku. Uchafu fulani unaweza kuunda wakati wa sumaku uliowekwa ndani, na kusababisha tabia dhaifu ya paramagnetic. Walakini, athari hii kawaida ni ndogo sana kwamba inabaki kuwa isiyojulikana katika matumizi ya kila siku.
Utafiti uliochapishwa katika Jarida la Magnetism na Vifaa vya Magnetic (2018) uligundua kuwa nanoparticles ya zinki iliyojaa na 5% manganese ilionyesha tabia dhaifu ya ferromagnetic kwenye joto la kawaida, na sumaku ya kueneza ya 0.08 EMU/g.
4.2 Joto
Joto pia lina jukumu katika tabia ya sumaku ya zinki. Wakati joto linapoongezeka, athari zozote za sumaku kwa sababu ya uchafu hupunguzwa zaidi. Hii inatokea kwa sababu nishati ya mafuta inasumbua upatanishi wa elektroni, kupunguza tabia yoyote ya sumaku.
Urafiki kati ya joto na uwezekano wa sumaku kwa vifaa vya diamagnetic kama zinki ifuatavyo sheria ya Curie:
χ = C / T.
Ambapo c ni curie mara kwa mara na t ni joto kabisa. Kwa zinki, utegemezi wa joto ni dhaifu sana, na mabadiliko ya chini ya 1% juu ya kiwango cha joto cha 100k hadi 300k.
5. Je! Zinc inaweza kuwa sumaku?
5.1 Aloying
Wakati zinki safi haiwezi kuwa ya sumaku, kuibadilisha na vifaa vya ferromagnetic inaweza kuunda misombo na mali ya sumaku. Kwa mfano, aloi zingine za zinki hutumiwa katika utengenezaji wa sensorer za sumaku. Ni muhimu kutambua kuwa aloi hizi zinaonyesha mali ya sumaku kwa sababu ya vitu vilivyoongezwa, sio zinki yenyewe.
Mfano wa aloi ya msingi wa zinki:
| Aloi | ya | Mali ya Mazingira | Maombi ya |
| Znfe₂o₄ | Zinc Ferrite | Ferrimagnetic | Magnetic cores, sensorer |
5.2 Masharti Maalum
Chini ya hali fulani maalum, misombo inayotegemea zinki inaweza kuonyesha sifa za sumaku:
Zinc Ferrite (Znfe₂o₄): Kiwanja hiki kinaonyesha mali ya ferrimagnetic kwa sababu ya uwepo wa ions za chuma. Inayo joto la curie la karibu 10 ° C, hapo juu ambayo inakuwa paramagnetic.
Nanostructures ya oksidi ya Zinc Oxide: Utafiti uliochapishwa katika jarida la Barua za Utafiti za Nanoscale (2010) zilionyesha kwamba ZnO nanostructures iliongezeka na 5% cobalt ilionyesha ferromagnetism ya chumba cha joto na sumaku ya kueneza ya 1.7 EMU/G.
6. Maombi yanayotumia asili isiyo ya sumaku ya zinki
6.1 Vipengele vya Umeme
Asili isiyo ya sumaku ya Zinc hufanya iwe ya thamani katika matumizi ya umeme. Ni muhimu sana katika kinga ya umeme, ambapo inaweza kuzuia shamba za umeme bila kuwa na sumaku yenyewe. Ufanisi wa zinki katika kinga ya EMI inaweza kuainishwa na ufanisi wake wa ngao (SE), ambayo kawaida ni karibu 85-95 dB kwa karatasi ya zinki ya 0.1mm kwa 1 GHz.
6.2 Ngazi ya Magnetic
Uwezo wa Zinc kurudisha kidogo uwanja wa sumaku hufanya iwe chaguo bora kwa matumizi ya kinga ya sumaku. Inatumika kulinda vifaa nyeti kutoka kwa kuingilia kati kwa sumaku, kuhakikisha utendaji sahihi katika vifaa anuwai.
Jedwali la kulinganisha la ufanisi wa kinga kwa vifaa tofauti: Ufanisi wa
| vifaa | vya kinga (DB) saa 1 GHz |
| Zinki | 85-95 |
| Shaba | 90-100 |
| Aluminium | 80-90 |
7. Kulinganisha zinki na madini ya sumaku na isiyo ya sumaku
7.1 Metali za Magnetic
Tofauti na zinki, metali za ferromagnetic kama vile chuma, nickel, na cobalt zinaonyesha mali zenye nguvu za sumaku. Vifaa hivi vinaweza kuwekwa kwa urahisi na kuhifadhi sumaku yao, na kuzifanya kuwa muhimu kwa matumizi kama motors za umeme na jenereta.
7.2 Metali zingine zisizo za sumaku
Zinc sio peke yake katika hali yake isiyo ya sumaku. Metali zingine za kawaida kama shaba, dhahabu, na alumini pia hazionyeshi mali muhimu za sumaku. Walakini, kila moja ya metali hizi zina seti yake ya kipekee ya sifa zinazowafanya wafaa kwa matumizi tofauti.
Ulinganisho wa mali ya sumaku na matumizi: Matumizi ya madini
| ya chuma | (χ) | matumizi muhimu |
| Zinki | -1.56 × 10⁻⁵ | Galvanization, aloi, ngao |
| Shaba | -9.63 × 10⁻⁶ | Wiring ya umeme, kubadilishana joto |
| Dhahabu | -3.44 × 10⁻⁵ | Vito, vifaa vya elektroniki, dawa |
| Aluminium | 2.2 × 10⁻⁵ | Anga, ujenzi, ufungaji |
8. Hitimisho
Katika kujibu swali 'ni magnetic ya zinki? ', Tumegundua kuwa zinki safi sio ya sumaku. Asili yake ya diamagnetic inamaanisha kuwa dhaifu hupunguza shamba za sumaku badala ya kuvutiwa nao. Mali hii inatokana na muundo wa atomiki ya Zinc, haswa ukosefu wake wa elektroni ambazo hazijapewa.
Wakati zinki yenyewe sio ya sumaku, asili yake isiyo ya sumaku inathibitisha sana katika matumizi anuwai. Kutoka kwa vifaa nyeti nyeti hadi kutumika kama msingi wa aloi maalum, mali za kipekee za Zinc zinaendelea kuifanya iwe jambo muhimu katika teknolojia ya kisasa na tasnia.
Kuelewa mali ya sumaku ya vifaa kama zinki ni muhimu kwa kukuza teknolojia na kupata suluhisho za ubunifu kwa changamoto za uhandisi. Wakati utafiti unavyoendelea, tunaweza kugundua matumizi ya kuvutia zaidi ya chuma hiki cha nguvu, sumaku au la.
Maswali yanayoulizwa mara kwa mara: Zinc na sumaku
Ni magnetic ya zinki?
Hapana, zinki safi sio sumaku. Imeainishwa kama nyenzo ya diamagnetic, ambayo inamaanisha kuwa dhaifu hupunguza shamba za sumaku.
Je! Zinc inaweza kuwa sumaku chini ya hali yoyote?
Zinc safi haiwezi kuwa sumaku kabisa. Walakini, wakati unachanganywa na vifaa fulani vya ferromagnetic au mbele ya shamba zenye nguvu sana, misombo inayotokana na zinki inaweza kuonyesha mali dhaifu ya sumaku.
Kwa nini sio magnetic ya zinki?
Zinc sio sumaku kwa sababu ya usanidi wake wa elektroni. Inayo subshell kamili ya 3D, na kusababisha elektroni zisizo na malipo, ambazo ni muhimu kwa tabia ya ferromagnetic.
Je! Zinc inaingilianaje na sumaku?
Zinc dhaifu hurudisha sumaku kwa sababu ya hali yake ya diamagnetic. Repulsion hii kawaida ni dhaifu sana na mara nyingi haionekani katika hali ya kila siku.
Je! Kuna aloi yoyote ya zinki ambayo ni ya sumaku?
Ndio, aloi zingine za zinki zinaweza kuwa za sumaku. Kwa mfano, aloi fulani za zinki-chuma au zinki-nickel zinaweza kuonyesha mali ya sumaku kwa sababu ya asili ya ferromagnetic ya chuma au nickel.
Je! Asili isiyo ya sumaku ya Zinc ina matumizi yoyote ya vitendo?
Ndio. Mali ya Zinc isiyo ya sumaku hufanya iwe muhimu katika matumizi ambapo kuingiliwa kwa sumaku kunahitaji kupunguzwa, kama vile katika vifaa fulani vya elektroniki au katika ngao ya sumaku.
Je! Mtihani wa sumaku unaweza kutumiwa kutambua zinki safi?
Wakati zinki haitavutiwa na sumaku, mtihani wa sumaku pekee haitoshi kutambua zinki safi. Metali zingine nyingi zisizo na sumaku zinaweza kuwa na makosa kwa zinki. Vipimo vya ziada ni muhimu kwa kitambulisho sahihi.
