ההבדל העיקרי בין חומרים פרמגנטיים ודיאמגנטיים הוא שהחומרים הפראמגנטיים נמשכים לשדות מגנטיים חיצוניים בעוד שהחומרים הדיאמגנטיים דוחים מהשדות המגנטיים.
חומרים נוטים להראות תכונות מגנטיות חלשות בנוכחות שדה מגנטי חיצוני. חומרים מסוימים נמשכים לשדה המגנטי החיצוני, בעוד שחלקם דוחים ממנו. בשל הבדל זה בהתנהגות המגנטית, אנו יכולים לסווג יסודות ותרכובות לשני סוגים, כלומר פרמגנטי ודיאמגנטי. חומרים שנמשכים לשדות מגנטיים חיצוניים הם החומרים הפראמגנטיים.מצד שני, החומרים הדוחים משדות מגנטיים חיצוניים הם החומרים הדיאמגנטיים.
מה זה פרמגנטי?
פרמגנטיות מתרחשת עקב נוכחותם של אלקטרונים לא מזווגים במערכת. לכל יסוד יש מספר שונה של אלקטרונים, וזה מגדיר את אופיו הכימי. לפי האופן שבו אלקטרונים אלה מתמלאים ברמות האנרגיה סביב הגרעין של האטום המתאים, חלק מהאלקטרונים נשארים לא מזווגים. אלקטרונים בלתי מזווגים אלה פועלים כמו מגנטים קטנים הגורמים לתכונות מגנטיות בהשפעת שדה מגנטי המופעל מבחוץ. למעשה, הספין של האלקטרונים האלה הוא שגורם למגנטיות.
לחומרים פרמגנטיים יש מומנטים מגנטיים דיפוליים קבועים עקב הספין של האלקטרונים הבלתי מזווגים אפילו בזמן היעדר שדה מגנטי חיצוני. אבל דיפולים אלה מכוונים את עצמם באופן אקראי עקב תנועה תרמית ומכאן נותנים מומנט מגנטי דיפול נטו אפס. כאשר אנו מפעילים שדה מגנטי חיצוני, הדיפולים נוטים להתיישר בכיוון השדה המגנטי המופעל וכתוצאה מכך מומנט מגנטי דיפול נטו.לכן, חומרים פרמגנטיים נמשכים מעט לשדה המגנטי החיצוני. אבל, החומר אינו שומר על תכונות מגנטיות ברגע שאנו מסירים את השדה החיצוני. רק מגנטיזציה מושראת קטנה יוצרת אפילו בנוכחות שדה מגנטי חיצוני. הסיבה לכך היא שרק חלק קטן מהספינים מכוון עם השדה המגנטי החיצוני. כמו כן, שבר זה עומד ביחס ישר לחוזק השדה שנוצר.
איור 01: סידור אלקטרונים של חומרים פרמגנטיים ודיאמגנטיים
באופן כללי, ככל שמספר האלקטרונים הבלתי מזווגים גבוה יותר, ההתנהגות הפרמגנטית גבוהה יותר וחוזק השדה שנוצר גבוה יותר. לכן, מתכות מעבר ומעבר פנימיות מראות השפעות מגנטיות חזקות יותר עקב לוקליזציה של אלקטרונים 'd' ו-'f' וגם עקב נוכחותם של אלקטרונים מרובים בלתי מזווגים.כמה אלמנטים פרמגנטיים ידועים כוללים מגנזיום, מוליבדן, ליתיום וטנטלום. ישנם גם פרמגנטים סינתטיים חזקים יותר כגון 'פרואידים'.
מה זה דיאמגנטי?
חלק מהחומרים נוטים להראות התנהגות מגנטית דחופה כשהם במגע עם שדה מגנטי חיצוני. אלו הם החומרים הדיאמגנטיים. הם יוצרים שדות מגנטיים מנוגדים לכיוון השדה המגנטי החיצוני ומכאן מראים את התנהגות הדחייה. ככלל, לכל החומרים יש תכונות דיאמגנטיות, מה שתורם תרומה חלשה להתנהגות המגנטית של החומר כאשר הוא נתון לשדה מגנטי חיצוני. אבל, בחומרים שמראים תכונות מגנטיות אחרות כמו פרמגנטיות ופרומגנטיות, השפעת הדיאמגנטיות זניחה. בשל התכונה המגנטית החלשה שלו, קשה להבחין בהשפעות הדיאמגנטיות. 'ביסמוט' פועל כדיאגנט חזק.
מה ההבדל בין פרמגנטי לדיאמגנטי
המונח פרמגנטי מתייחס למשיכה של חומר לשדה מגנטי חיצוני בעוד שהמונח דיאמגנטי מתייחס לדחייה של חומר משדה מגנטי חיצוני. זה בעיקר בגלל שלחומרים הפראמגנטיים יש אלקטרונים לא מזווגים ואילו לחומרים דיאמגנטיים אין אף אחד מהאלקטרונים שלהם לא מזווגים. זהו ההבדל המהותי בין חומרים פרמגנטיים ודיאמגנטיים.
הבדל חשוב נוסף בין חומרים פרמגנטיים ודיאמגנטיים הוא שהשדה המגנטי שנוצר על ידי חומרים פרמגנטיים הוא בכיוון השדה המגנטי החיצוני בעוד השדה המגנטי שנוצר על ידי חומרים דיאמגנטיים מנוגד בכיוון לשדה המגנטי החיצוני.
האינפוגרפיקה שלהלן מציגה סיכום השוואה של ההבדל בין חומרים פרמגנטיים לדיאמגנטיים.
סיכום – פרמגנטי לעומת דיאמגנטי
נוכל לחלק את החומרים לשלושה סוגים עיקריים לפי התכונות המגנטיות שלהם; הם חומרים דיאמגנטיים, פרמגנטיים ופרומגנטיים. ההבדל בין חומרים פרמגנטיים ודיאמגנטיים הוא שהחומרים הפראמגנטיים נמשכים לשדות המגנטיים החיצוניים ואילו החומרים הדיאמגנטיים דוחים מהשדות המגנטיים.
