为什么只有少数的金属有磁性？金属磁性怎么来的？

  小时候特别喜欢玩的吸铁石总是让我们存在很多困惑，后来发现有磁性的金属总是很少，那么为什么只有少数的金属有磁性？为什么网为您解答~

  我们根据物质磁化后对磁场的影响，可以把物质分为三类：a）使磁场减弱的物质称为抗磁性物质，b）使磁场略有增强的物质称为顺磁性物质，c）使磁场强烈增加的物质称为铁磁性物质。事实上，包括空气在内所有的物质都能被磁化，只是难度不一样而已。

 

为什么只有少数的金属有磁性？

  可以等价于问：为什么只有少数金属是铁磁性的，而大部分金属是非铁磁性（即抗磁性和顺磁性）？

  这个得从金属磁化的物理本质说起：近代物理证明，构成物质的原子由原子核和电子所构成，每个电子都在作循轨和自旋运动，物质的磁性就是由于电子的这些运动产生的。对于金属来说，金属是由点阵的离子和自由电子构成。在磁场的作用下电子运动会产生抗磁磁矩，与此同时，点阵的离子和自由电子会产生顺磁磁矩。

 

下面，我们分析下各种金属的磁特性。

 

1、金属的抗磁性和顺磁性（金属的非铁磁性）

  金属中铜（Cu）、银（Ag）、金(Au)、鎘（Cd）、汞（Hg）等，它们的离子所产生的抗磁性大于自由电子的顺磁性，因此是抗磁性物质。

  在元素周期表中接近非金属的一些金属元素，如锑（Sb）、铋（Bi）、镓（Ga）与锡（Sn）等，它们的自由电子在原子价增加时逐步向共价结合过渡，而共价电子的磁矩互相抵消，因此表现出异常的抗磁性。

  所有碱金属都是顺磁性物质，碱土金属（除“铍”外）也都是顺磁性的，这是由于它们的自由电子所产生的顺磁性占主导地位。

  碱金属指元素周期表ⅠA族元素中所有的金属元素，包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）、钫（Fr）六种。

  碱土金属指元素周期表中Ⅱ A族元素，包括铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭(Ra)六种。

  三价金属铝（Al）、硒(Se)、镧(La)也是顺磁性，它们的顺磁性主要是由自由电子或离子的顺磁性所决定。

  稀土金属也是顺磁性，而且磁性较强，这是因为这些元素的原子4f层或5d层没有填满，存在着未能抵消的自旋磁矩所造成。

  钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）等过渡族元素，它们的3d层未被填满，自旋磁矩未被抵消或而产生强烈的顺磁性。

 

2、金属的铁磁性

  对于铁磁性金属来说，不大的外磁场便会使它强烈磁化，很容易被磁铁吸附。

铁磁性金属的原子磁矩主要来源于电子的自旋磁矩，即使在没有外磁场的条件下，就可以形成一个个小的“自发磁化区”，我们称之为“磁畴”。

  正是由于在每个磁畴中原子的磁矩已完全排列起来，所以在一个不太强的外磁场，就可以产生一个很强的磁化强度，即楼主认为的“有磁性”。

 

为什么只有少数的金属有磁性？

  重新回到问题的起点，金属的磁性是由其原子结构特性决定的，常温下，只有少数的金属可以形成自发磁化区——“磁畴”，所有只有少数金属有磁性。

  至于铁磁性金属为什么会形成磁畴的原因，涉及量子力学理论：铁磁性物质内部相邻原子的电子之间有一种静电交换作用，正是这种静电交换作用迫使各原子的磁矩平行或者反向平行排列，使得一个小区域内的各个原子的磁矩按同一方向排列，最终形成自发磁化区域——磁畴。

  铁磁性金属与非铁磁性金属的磁化机制有着很大差异，由于不能自发形成磁化区域，所以非铁磁性金属（常见的有镁、铝、铜、钛、奥氏体不锈钢）的磁性很弱，无法形成明显的SN两极。