質問

磁石にくっつく金属と言えば、誰でも鉄が真っ先にピンと浮かびますが、鉄以外で磁石にくっつく金属ってありますか?

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回答 (3件)

No.2の方の回答より突っ込んで知りたい場合に読んでください。

遷移金属(3~12族元素)が磁性を担う元素になります。

3dに限らず、最外核s軌道より主量子数の小さいd軌道が、最外核s軌道より外側に存在できるから磁性を示します。(f軌道も然り)
また、電磁気学だけではなく量子力学(こっちが主)により説明されます。

元素単体で磁石にくっつくのは、ニッケル、コバルト、鉄の3種です(wikiには条件付きでガドリニウムがかかれていますが希土類であるのでここには入れません)。これらは強磁性体で、最外殻d軌道電子同士が2次の相転移を起こすことで結合し、電子のもつスピンによる磁化を1方向に揃える働きがあります。(電子同士の結合は量子力学で交換相互作用と呼ばれ、その大きさはJで表されます。Jの正負で強磁性、反強磁性を示します。)
これが外部磁界と相互作用することで「磁石がくっつく」という現象を起こします。(外部磁場の方向に磁化を揃える方がエネルギーが低くなり、安定になるため。磁石にくっついている状態は、磁石とくっついている金属を一体の磁石と考えられるから。電子同士の距離が近いほど強固に結合する。)

遷移金属を含む化合物で強磁性を示すものもあり、これらも磁石にくっつきます。

余談:強磁性体には硬磁性体、軟磁性体があり、磁石には保持力の大きい硬磁性体が使われます。(保持力が小さい軟磁性体だと他の磁石の影響や強力な磁界がかかったときに、磁力が弱まり易い。反転もしてしまう。軟磁性体は外部磁場の方向に磁化が揃いやすく、ハードディスクの磁性膜や変圧器の磁心などに主に用いられます)

強力な磁石にはネオジム磁石(鉄にある分量で他の元素を混ぜたもの)などがあります。(軟磁性体ならば鉄コバルト)

この回答へのお礼

ありがとうございます。

難しい回答ですが、勉強して理解しようと思います。

鉄族の元素は
価電子が3d軌道という特殊な配置を取るため
磁気モーメントを残したままになります。
電子が原子の周りを回っているということは、いいかえると電流が起こっている、ということは
磁界が存在するということです。(法則どおり、フレミングとか右ネジとか)
普通の原子の場合分子になった時にはこれが相互に打ち消されますが
鉄族の原子は上記の3d軌道となり、外郭電子の結合に関係せず単独で存在するため
磁気モーメントが偏って残ったままになるのです。

こいつらの偏りを1方向に揃えたものが つまり 磁石 と呼ばれるものなのです。

正確には鉄以外の元素でも上記の理由を満たせばいけますが
なんの種類の元素だったか忘れました。

さて、なぜ磁石に鉄がくっつくかということを ものすごくはしょって書きましたが
理系大学の電磁気学という学問自体で説明される内容なので(本が一冊いる)
ここに書ききれる内容ではないです。ごめんなさい 
科学って楽しいですね
参考までに

この回答へのお礼

ありがとうございます。

ニッケル、コバルト、それらの合金など。
昔の50円玉は磁石にくっつきましたよ。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

>ニッケル、コバルト
それでは、鉄、ニッケル、コバルトはどうして磁石にくっつくんでしょうか?

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