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矿物的磁学性质

时间:2022-01-23 励志故事 版权反馈
【摘要】:所以组成矿物则显无磁性或逆磁性,如黄铁矿中Fe2+外层电子形成低自旋而成对排列,因而其无磁性或呈逆磁性。
矿物的磁学性质_结晶矿物学

三、矿物的磁学性质

(一)矿物磁性概念

矿物被外部磁场吸引或排斥的性质被称为矿物的磁性。

在自然界,矿物在外磁场作用下所表现的性质是不相同的,有的矿物可被普通的磁体吸引,如磁铁矿、磁黄铁矿等矿物,这些矿物被称为磁性矿物;有些矿物,不能被普通磁铁所吸引,而能被电磁铁吸引,如黑云母、普通辉石等,这些矿物被称为电磁性矿物;有些矿物,不能被普通磁铁或电磁铁所吸引,而被磁铁或电磁铁排斥,如黄铁矿、自然铋等,这些矿物被称为逆磁性或抗磁性矿物。

(二)矿物磁性成因

矿物的磁性主要是由其化学元素的电子构型和磁性结构所决定的。

在矿物化学组成中,由于其组成元素的原子或离子电子层中存在着未成对的电子,一般的矿物成分中元素未成对的电子越多,矿物的磁性则越强;反之,磁性弱或无磁性。

由惰性气体型离子和铜型离子组成的矿物,因离子具有饱和的外电子层结构,所以不显磁性;由过渡型离子组成的矿物,因离子具有未饱和的外电子层结构,所以可能成为显示磁性的条件。但这一条件不是唯一条件。这是因为过渡型阳离子在晶体结构中要受到其他阴离子的配位体的作用,随着作用方式的不同使得阳离子的外层电子的自旋状态发生了变化,出现有高自旋和低自旋之分。即当轨道中的电子成对所需能量大于邻近轨道能量差时,电子则优先占据不同轨道形成高自旋;当轨道中的电子成对所需能量小于邻近轨道能量差时,电子则优先成对形成低自旋。而电子的这一特征对含过渡型离子的矿物的磁性影响特别大,甚至起决定性作用,如当电子按高自旋排列时,未配对电子的数目多,且电子在轨道中运行方向一致,则形成强大的电流,也形成强大的磁场,所以组成矿物则显磁性或强磁性,如磁黄铁矿中Fe2+外层电子形成高自旋,因而其磁性较强;如当电子按低自旋排列时,大部分电子成对分布,未配对电子的数目特少。成对电子在轨道中运行方向相反,则形成方向相反的磁场,其磁性相互抵消。所以组成矿物则显无磁性或逆磁性,如黄铁矿中Fe2+外层电子形成低自旋而成对排列,因而其无磁性或呈逆磁性。

矿物的磁性强弱也与形成的温度有关,当温度升高时则磁化强度减弱。一般磁性矿物存在一个温度转变点Tc,当外界温度大于Tc时,则矿物磁性消失或转变为电磁性矿物。Tc被称为失磁温度,又被称为居里点,为纪念法国科学家居里发现而命名。

(三)矿物磁性分级

肉眼鉴定矿物,以永久磁铁或磁性小刀为工具,将矿物分级如下:

(1)强磁性矿物。矿物粉末能够被永久磁铁所强吸引,如磁铁矿粉末。

(2)弱磁性矿物。矿物粉末能够被永久磁铁所弱吸引,如铬铁矿粉末。

(3)无磁性矿物。矿物粉末不能够被永久磁铁所吸引,如黄铁矿粉末。

矿物的磁性不仅可被用来分离和分选矿物、鉴定矿物,而且是磁法探矿、地球物理研究的理论基础,在理论和应用研究中具有十分重要的意义。

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