磁石のしくみ…？

質問

レポートの課題で出題されたのですが、
鉄が磁石について、アルミニウムが着かない理由を説明せよ
という問題が全くわかりません。

どうかよろしくお願いします

回答No.2

yuki_s

cromwellさんの学年にもよると思うのですが、究極的にその問題は磁気モーメントの話にたどりつきます。（ある分子が永久磁気双極子モーメントを持っているかいないか？ということです。持たなくても磁場をかけてやれば磁気モーメントを誘起できます）。モーメントというのは矢印のようなものだと思ってください。矢印ができると、磁石のNやSにくっつくようになるのです。
矢印ができるためには不対電子が必要で、その電子のスピンが揃ったり乱れたりすることが磁性の原因です。（スピンは自転というふうに解釈するのが多いのですが、本質的には誤りです。）ここではスピンを回転ととらえておきましょう。電流が流れると磁場が生じます。ということは電子が自転すれば、なんらかの方向に磁場を生じます。その向きが矢印でたとえたモーメントです。スピンはアップスピンとダウンスピンの二種類しかありません。（自転で考えれば、右回りと左回りしかありませんよね？）電子対ではスピンが対になっているので（アップとダウンで対になっている）矢印が打ち消されてしまいます。
不対電子をもつ鉄は常磁性（だからつく）、アルミニウムは不対電子をもたないので反磁性（だからつかない）と言われます。

回答No.1

OMP

鉄に磁石がくっつくのではなく、磁石と磁石がくっつくのです。
鉄には小さな磁石がたくさん含まれてます。
普段はそれぞれバラバラの向きになっているため全体は磁石になってません。
そこに磁石を近付けると小さな磁石が同じ方向を向くので鉄自体が磁石となり引力が働きます。

アルミはどうか？というと、アルミの中にも小さな磁石があります。
しかし、分子構造上、磁石の影響を受けにくいため、磁石を近付けても
アルミが磁石にならないため、くっつきません。

磁石がくっつく金属は、鉄、ニッケル、コバルト、マルテンサイト系ステンレスの４種類です。
昔の50円玉は100%ニッケルで出来てたので、磁石にくっつきました。
(現在の50円玉はニッケル25%+銅75%)

ちなみにアルミニウムは非鉄金属であるボーキサイトが原料となってます。