Diamagnetyzm złota
Także: Diamagnetyk, podatność magnetyczna (ujemna)
Diamagnetyzm opisuje słabe odpychanie materiału przez zewnętrzne pole magnetyczne; złoto jest diamagnetyczne i dlatego nie jest przyciągane przez magnesy.
Złoto należy do materiałów diamagnetycznych: gdy umieścimy je w zewnętrznym polu magnetycznym, jest ono minimalnie odpychane, zamiast być przyciągane. Efekt ten jest tak słaby, że w codziennym życiu pozostaje niewidoczny - ma jednak duże znaczenie dla sprawdzania autentyczności monet i sztabek złota.
Tło fizyczne
Diamagnetyzm powstaje wskutek indukcji niewielkich prądów kołowych w powłokach elektronowych atomu, gdy przyłożone zostaje zewnętrzne pole magnetyczne. Zgodnie z regułą Lenza indukowane prądy wytwarzają pole magnetyczne przeciwdziałające polu zewnętrznemu - materiał zostaje odepchnięty. Ponieważ w złocie wszystkie powłoki elektronowe są całkowicie zapełnione i nie występują niesparowane elektrony, brakuje trwałego momentu magnetycznego niezbędnego dla paramagnetyzmu lub ferromagnetyzmu. Wynikiem jest ujemna podatność magnetyczna χ ~ -3,4 × 10^-5 (SI, bezwymiarowa).
Diamagnetyzm jest niezależny od temperatury i bardzo słaby - w przeciwieństwie do paramagnetyzmu, który podlega prawu Curie, lub ferromagnetyzmu (np. żelazo, nikiel, kobalt), który wywołuje silne przyciąganie.
Znaczenie dla sprawdzania autentyczności
Test magnetyczny jest pierwszą, szybką i nieniszczącą metodą badawczą:
- Silny magnes neodymowy nie przyciąga prawdziwego złota.
- Silne przyciąganie wskazuje na ferromagnetyczne zanieczyszczenia lub wypełnienia rdzenia (klasyczna metoda przy fałszerstwach wolframowych).
- Uwaga: również niemagnetyczne metale, takie jak mosiądz, wolfram czy ołów, przechodzą test magnetyczny - nie wyklucza on fałszerstw całkowicie.
Dla wiarygodnego badania test magnetyczny powinien być zawsze łączony z pomiarem gęstości według Archimedesa lub analizą fluorescencji rentgenowskiej.
χ < 0 -> Diamagnetyczny (złoto, srebro, miedź, woda)
χ > 0 -> Paramagnetyczny (aluminium, platyna, tlen)
χ >> 0 -> Ferromagnetyczny (żelazo, nikiel, kobalt)
Srebro i platyna dla porównania
Również srebro (χ ~ -2,4 × 10^-5) i miedź są diamagnetyczne. Interesująca jest platyna: jest paramagnetyczna (χ > 0) i jest minimalnie przyciągana przez silne magnesy - to użyteczna cecha rozróżniająca przy badaniu metali białych. Pallad jest również paramagnetyczny. To sprawia, że test magnetyczny przy platynie i palladzie jest mniej jednoznaczny niż przy złocie lub srebrze.
| Metal | Podatność χ (SI) | Typ |
|---|---|---|
| Złoto | -3,4 × 10^-5 | Diamagnetyczny |
| Srebro | -2,4 × 10^-5 | Diamagnetyczny |
| Miedź | -9,6 × 10^-6 | Diamagnetyczny |
| Platyna | +2,9 × 10^-4 | Paramagnetyczny |
| Pallad | +7,9 × 10^-4 | Paramagnetyczny |
| Żelazo | ~10^5 | Ferromagnetyczny |
W skrócie
Złoto jest diamagnetyczne - jest słabo odpychane przez magnesy, nigdy przyciągane. Kto ma na oku aktualną cenę złota i chce kupić prawdziwe złoto, powinien znać test magnetyczny jako pierwsze, szybkie badanie - ale zawsze stosować go jako uzupełnienie precyzyjniejszych metod, takich jak badanie gęstości czy XRF.