Kulla diamagnetism
Ka: Diamagnet, magnetiline vastuvõtlikkus (negatiivne)
Diamagnetism kirjeldab materjali nõrka tõukumist välise magnetvälja poolt; kuld on diamagnetiline ja seetõttu magnetid seda ei tõmba.
Kuld kuulub diamagnetiliste materjalide hulka: kui asetada see välisesse magnetvälja, tõugatakse seda minimaalselt, mitte ei tõmmata. See efekt on nii nõrk, et jääb igapäevaelus nähtamatuks – kuid sel on suur tähtsus kuldmüntide ja -kangide ehtsuse kontrollil.
Füüsikaline taust
Diamagnetism tekib väikeste ringvoolude indutseerimisest aatomi elektronkihtides, kui rakendatakse välist magnetvälja. Lenzi reegli järgi tekitavad need indutseeritud voolud magnetvälja, mis toimib välisele väljale vastu – materjali tõugatakse. Kuna kullal on kõik elektronkihid täielikult täidetud ja paardumata elektrone ei ole, puudub paramagnetismiks või ferromagnetismiks vajalik püsiv magnetmoment. Tulemuseks on negatiivne magnetiline vastuvõtlikkus χ ≈ −3,4 × 10⁻⁵ (SI, dimensioonita).
Diamagnetism on temperatuurist sõltumatu ja väga nõrk – erinevalt paramagnetismist, mis järgib Curie seadust, või ferromagnetismist (nt raud, nikkel, koobalt), mis põhjustab tugevat tõmmet.
Tähendus ehtsuse kontrollil
Magnettest on esimene, kiire ja mittepurustav kontrollimeetod:
- Võimas neodüümmagnet ei tõmba ehtsat kulda.
- Tugev tõmbumine viitab ferromagnetilistele lisanditele või südamiku täidistele (klassikaline meetod volframvõltsingute puhul).
- Tähelepanu: ka mittemagnetilised metallid nagu messing, volfram või plii läbivad magnettesti – see ei välista võltsinguid täielikult.
Usaldusväärse kontrolli jaoks tuleks magnettest alati ühendada tiheduse määramisega Archimedese järgi või röntgenfluorestsentsanalüüsiga.
χ < 0 → diamagnetiline (kuld, hõbe, vask, vesi)
χ > 0 → paramagnetiline (alumiinium, plaatina, hapnik)
χ >> 0 → ferromagnetiline (raud, nikkel, koobalt)
Hõbe ja plaatina võrdluses
Ka hõbe (χ ≈ −2,4 × 10⁻⁵) ja vask on diamagnetilised. Huvitav on plaatina: see on paramagnetiline (χ > 0) ja tugevad magnetid tõmbavad seda minimaalselt – kasulik eristustunnus valgemetallide kontrollimisel. Ka pallaadium on paramagnetiline. See muudab magnettesti plaatina ja pallaadiumi puhul vähem üheselt mõistetavaks kui kulla või hõbeda puhul.
| Metall | Vastuvõtlikkus χ (SI) | Tüüp |
|---|---|---|
| Kuld | −3,4 × 10⁻⁵ | Diamagnetiline |
| Hõbe | −2,4 × 10⁻⁵ | Diamagnetiline |
| Vask | −9,6 × 10⁻⁶ | Diamagnetiline |
| Plaatina | +2,9 × 10⁻⁴ | Paramagnetiline |
| Pallaadium | +7,9 × 10⁻⁴ | Paramagnetiline |
| Raud | ~10⁵ | Ferromagnetiline |
Lühidalt
Kuld on diamagnetiline – magnetid tõukavad seda nõrgalt, kunagi ei tõmba. Kes hoiab silmas praegust kulla hinda ja soovib osta ehtsat kulda, peaks tundma magnettesti esimese kiire kontrollina – kuid kasutama seda alati täiendusena täpsematele meetoditele nagu tiheduskontroll või RFA.