Diamagnetisch versus Paramagnetisch

Weet je dat niet alle materialen hetzelfde reageren in een magnetisch veld? Sommige worden aangetrokken, andere afgestoten. Laten we onderzoeken waarom.

Het verschil tussen diamagnetische en paramagnetische materialen ligt in hun magnetische susceptibiliteit en hoe ze reageren op externe magnetische velden.

Diamagnetisch versus Paramagnetisch

Diamagnetisch versus Paramagnetisch （foto van ChemTalk）

Beide typen spelen essentiële rollen in wetenschap en technologie—het begrijpen van hun gedrag helpt bij materiaalselectie voor magneten, sensoren en afscherming.

Wat is het verschil tussen diamagnetisch en paramagnetisch magnetisch veld?

Je plaatst twee materialen in hetzelfde magnetische veld. Eén beweegt er naartoe, de ander beweegt ervan weg. Wat gebeurt er?

Paramagnetische materialen worden zwak aangetrokken door externe magnetische velden, terwijl diamagnetische materialen er lichtjes vanaf worden afgestoten.

Het begrijpen van de fysica erachter

Laten we de fundamentele kenmerken vergelijken:

Eigenschap Paramagnetisch Diamagnetisch
Magnetische reactie Zwakke aantrekking Zwakke afstoting
Magnetische momenten Ongedeelde elektronen (netto moment) Gedeelde elektronen (geen netto moment)
Veldinductierichting Hetzelfde als extern veld Tegengesteld aan extern veld
Magnetische susceptibiliteit Klein en positief Negatief
Behoudt magnetisme? No No
Voorbeeldmaterialen Aluminium, titanium, zuurstof Koper, bismut, kwarts

In mijn dagelijkse werk met magnetische samenstellingen heb ik klanten zien kiezen voor koper (diamagnetisch) terwijl ze een versterking van het veld verwachtten—het eindigde in het afschermen van het magnetische veld in plaats van het te versterken. Daarom is het kiezen van het juiste type belangrijk.

Welke is magnetischer, paramagnetisch of diamagnetisch?

Als we de twee vergelijken, welke toont meer “magnetisme”?

Paramagnetische materialen zijn magnetischer dan diamagnetische omdat ze aangetrokken worden door externe magnetische velden, terwijl diamagnetische materialen afgestoten worden.

Vergelijking van magnetische kracht en bruikbaarheid

Paramagnetische materialen hebben ongepaarde elektronen, die zich afstemmen op magnetische velden—hoewel het effect klein is. Dit gedrag maakt ze nuttig in velden zoals MRI en magnetische detectie.

Diamagnetische materialen daarentegen verzetten zich tegen het magnetische veld. Ze creëren een veld in de tegenovergestelde richting, wat leidt tot afstoting. Dit effect is nog zwakker, maar het is stabiel en voorspelbaar—perfect voor magnetisch afschermen en levitatietests.

Gedrag Paramagnetisch Diamagnetisch
Susceptibiliteit ~10⁻⁵ tot 10⁻³ ~-10⁻⁶ tot -10⁻⁵
Veldrespons Stemmen af met het veld Verzet zich tegen het veld
Toepassingstype Versterkt magnetische effecten Beschermt of stoot velden af
Toepassingsgebieden MRI contrastmiddelen, sensoren Magnetische levitatie, afscherming

In een toepassing van een ruimtevaartsensor adviseerde ik om te schakelen van messing (voornamelijk diamagnetisch) naar aluminium (paramagnetisch) om een subtiele maar consistente veldversterking te bereiken. De verandering verbeterde de signaalhelderheid met 12%.

Conclusie

Diamagnetische materialen duwen weg van magnetische velden; paramagnetische materialen worden zachtjes aangetrokken. De ene schermt af, de andere versterkt. Het kiezen van de juiste kan je ontwerp maken of breken.