Language
Country/Area
No result found
Apa itu paramagnetisme? Bagaimana pengaruhnya terhadap materi di sekitar kita?
Paramatisme adalah fenomena magnetik khusus. Di bawah pengaruh medan magnet eksternal, beberapa zat akan memiliki daya tarik yang lemah dan membentuk medan magnet internal dengan arah yang sama dengan medan magnet eksternal. Sebaliknya, bahan diamagnetik ditolak oleh medan magnet dan menciptakan medan magnet yang berlawanan arah dengan medan eksternal.
Bahan paramagnetik mencakup sebagian besar unsur kimia dan beberapa senyawa dan memiliki permeabilitas magnetik relatif sedikit lebih besar dari 1, yang berarti mereka tertarik oleh medan magnet.
Momen magnetik bahan paramagnetik ini akan terinduksi ketika dikenakan medan magnet eksternal, dan induksi ini berhubungan secara linier dengan kekuatan medan magnet. Namun, efek ini biasanya sangat lemah dan sering kali memerlukan keseimbangan analitis yang sangat sensitif untuk mendeteksinya. Sumber paramagnetisme terutama adalah elektron tidak berpasangan yang ada dalam bahan tersebut, sehingga sebagian besar atom dengan orbital elektron yang tidak lengkap menunjukkan paramagnetisme, tetapi beberapa pengecualian seperti tembaga memang ada.
Elektron yang tidak berpasangan memiliki momen dipol magnetik karena spin-nya, yang bertindak seperti magnet kecil. Medan magnet eksternal menyebabkan spin elektron-elektron ini sejajar dengan arah medan magnet, sehingga menciptakan jaringan gaya tarik.
Bahan paramagnetik yang umum meliputi aluminium, oksigen, titanium, dan oksida besi (FeO). Ada aturan praktis sederhana dalam kimia: jika semua elektron dalam suatu bahan berpasangan, maka bahan tersebut diamagnetik; jika ada elektron yang tidak berpasangan, maka bahan tersebut paramagnetik. Tidak seperti bahan feromagnetik, bahan paramagnetik tidak mempertahankan magnetisasi apa pun setelah medan magnet eksternal dihilangkan karena gerakan termal mengacak orientasi spin. Bahkan ketika medan magnet diterapkan, magnetisasi yang diinduksi sangat kecil karena hanya sebagian kecil spin yang sejajar dengan arah medan eksternal.
Efek Spin Elektron
Bahan paramagnetik terdiri dari atom atau molekul yang mengembangkan momen magnetik permanen (dipol) di hadapan medan magnet eksternal, yang ada bahkan tanpa adanya medan magnet yang diterapkan. Ketika medan magnet diterapkan, dipol-dipol ini cenderung sejajar dengan medan eksternal, membentuk momen magnetik resultan.
Dalam paramagnetisme murni, dipol-dipol ini tidak berinteraksi satu sama lain dan berorientasi secara acak tanpa adanya medan magnet eksternal, sehingga menghasilkan momen magnetik total nol.
Ketika medan magnet eksternal diterapkan, spin sejajar sehingga momen magnetik resultan mengarah ke arah medan magnet eksternal. Hal ini dapat dipahami melalui efek torsi dalam fisika klasik, tetapi penyebab sebenarnya perlu dijelaskan melalui qmekanika kuantum.
Korelasi antara manifestasi makroskopis dan struktur mikro
Bahkan beberapa bahan feromagnetik menunjukkan paramagnetisme di atas suhu Curie, ketika energi termal yang tersedia melebihi energi interaksi antara spin, dan dengan demikian berperilaku seperti bahan paramagnetik normal. Secara umum, efek paramagnetik relatif kecil, dengan sebagian besar kerentanan dalam kisaran 10^-3 hingga 10^-5, tetapi beberapa bahan sintetis seperti ferofluida mungkin memiliki kerentanan setinggi 10^-1.
Pada bahan konduktor, elektron terdelokalisasi, artinya mereka dapat bergerak bebas di seluruh benda padat. Munculnya fenomena ini memungkinkan sifat paramagnetik dan diamagnetik ada secara bersamaan dalam bahan-bahan ini.
Dalam kebanyakan kasus, elektron logam tipe s dan p menunjukkan sifat paramagnetisme atau diamagnetik yang lemah, dengan sifat diamagnetik biasanya lebih kuat daripada efek paramagnetisme pada logam seperti emas. Sebaliknya, elektron tipe d dan f sering menunjukkan efek magnetik yang lebih kuat, terutama yang terakhir, karena biasanya sangat terlokalisasi dan dapat membawa hingga tujuh elektron yang tidak berpasangan. Misalnya, erbium (Gd) digunakan dalam teknologi MRI karena sifat induksi magnetiknya yang tinggi.
Pembahasan tentang dasar teori
Dasar teori paramagnetisme dapat ditemukan dalam mekanika kuantum, terutama teorema Bohr-van Leeuwen, yang menyatakan bahwa tidak akan ada diamagnetisme atau paramagnetisme dalam sistem yang murni klasik. Dalam kondisi magnetisasi rendah, perilaku magnetisasi bahan paramagnetik mengikuti hukum Curie, yaitu, magnetisasinya meningkat seiring dengan penurunan suhu.
Hukum ini menyatakan bahwa kerentanan magnetik suatu material berbanding terbalik dengan suhunya, yang berarti bahwa suatu material menjadi lebih magnetik pada suhu yang lebih rendah.
Jadi, dengan mempertimbangkan paramagnetisme dan sifat-sifat material dalam kehidupan sehari-hari, apakah ini memberi kita pemahaman yang lebih mendalam tentang lingkungan sekitar kita?
