Kullan diamagnetismi
Myös: Diamagneetti, magneettinen suskeptibiliteetti (negatiivinen)
Diamagnetismi kuvaa materiaalin heikkoa hylkimistä ulkoisen magneettikentän vaikutuksesta; kulta on diamagneettista eikä siksi vetäydy magneettien puoleen.
Kulta kuuluu diamagneettisiin materiaaleihin: kun se tuodaan ulkoiseen magneettikenttään, sitä hylitään minimaalisesti sen sijaan, että se vetäytyisi puoleen. Tämä ilmiö on niin heikko, että se jää arjessa näkymättömiin — sillä on kuitenkin suuri merkitys kultakolikoiden ja -harkkojen aitouden tarkistuksessa.
Fysikaalinen tausta
Diamagnetismi syntyy pienten kehävirtojen indusoitumisesta atomin elektronikuoriin, kun ulkoinen magneettikenttä kytketään päälle. Lenzin säännön mukaan nämä indusoidut virrat luovat magneettikentän, joka vastustaa ulkoista kenttää — materiaali hylitään. Koska kullassa kaikki elektronikuoret ovat täysin miehitetyt eikä parittomia elektroneja ole, siltä puuttuu paramagnetismiin tai ferromagnetismiin tarvittava pysyvä magneettinen momentti. Tuloksena on negatiivinen magneettinen suskeptibiliteetti χ ≈ −3,4 × 10⁻⁵ (SI, dimensioton).
Diamagnetismi on lämpötilasta riippumaton ja hyvin heikko — toisin kuin paramagnetismi, joka noudattaa Curien lakia, tai ferromagnetismi (esim. rauta, nikkeli, koboltti), joka aiheuttaa voimakkaan vetäytymisen.
Merkitys aitouden tarkistuksessa
Magneettitesti on ensimmäinen, nopea ja rikkumaton tarkistusmenetelmä:
- Voimakas neodyymimagneetti ei vedä aitoa kultaa puoleensa.
- Voimakas vetäytyminen viittaa ferromagneettisiin epäpuhtauksiin tai ydintäytteisiin (klassinen menetelmä volframiväärennösten yhteydessä).
- Huomio: Myös ei-magneettiset metallit kuten messinki, volframi tai lyijy läpäisevät magneettitestin — se ei sulje väärennöksiä täysin pois.
Luotettavaan tarkistukseen magneettitesti tulisi aina yhdistää tiheyden määritykseen Arkhimedeen mukaan tai röntgenfluoresenssianalyysiin.
χ < 0 → Diamagneettinen (kulta, hopea, kupari, vesi)
χ > 0 → Paramagneettinen (alumiini, platina, happi)
χ >> 0 → Ferromagneettinen (rauta, nikkeli, koboltti)
Hopea ja platina vertailussa
Myös hopea (χ ≈ −2,4 × 10⁻⁵) ja kupari ovat diamagneettisia. Mielenkiintoinen on platina: se on paramagneettista (χ > 0) ja voimakkaat magneetit vetävät sitä minimaalisesti puoleensa — hyödyllinen erotusmerkki valkometallien tarkistuksessa. Palladium on niin ikään paramagneettista. Tämä tekee magneettitestistä platinan ja palladiumin kohdalla vähemmän yksiselitteisen kuin kullan tai hopean kohdalla.
| Metalli | Suskeptibiliteetti χ (SI) | Tyyppi |
|---|---|---|
| Kulta | −3,4 × 10⁻⁵ | Diamagneettinen |
| Hopea | −2,4 × 10⁻⁵ | Diamagneettinen |
| Kupari | −9,6 × 10⁻⁶ | Diamagneettinen |
| Platina | +2,9 × 10⁻⁴ | Paramagneettinen |
| Palladium | +7,9 × 10⁻⁴ | Paramagneettinen |
| Rauta | ~10⁵ | Ferromagneettinen |
Lyhyesti muistettuna
Kulta on diamagneettista — magneetit hylkivät sitä heikosti, eivät koskaan vedä puoleensa. Se, joka pitää ajankohtaisen kullan hinnan silmällä ja haluaa ostaa aitoa kultaa, tuntekoon magneettitestin ensimmäisenä, nopeana tarkistuksena — mutta käyttäköön sitä aina täydennyksenä tarkemmille menetelmille kuten tiheystarkistukselle tai XRF:lle.