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Matériaux magnétiques

    4 mars 2019 à 20:26:17

    Bonsoir, je voudrai savoir  ce qui différentie un matériaux attiré par les aimants, de ceux qui ne le sont pas......par exemple cuivre et fer
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      9 mars 2019 à 11:01:10

      la question est claire ...la réponse sur les vraies raisons compliquée.

      d'un  façon générale , tout se passe  au niveau de l'interaction d'un champ magnétique externe avec le cortège électronique, plus particulièrement le moment cinétique de spin. Un étude rigoureuse du dia-, para et ferromagnétisme relève de la mécanique quantique. 
      En se limitant aux éléments simples de la table de Mendeleïev, ( si on considère les alliages la réponse est encore moins évidente, il existe des composés ferromagnétiques dont aucun des constituants ne le sont !) , ils sont tous à la base diamagnétiques ( création d'un champ qui s'oppose au champ appliqué, susceptibilité magnétique <0) mais le phénomène de très faible amplitude  est souvent masqué par un paramagnétisme avec susceptibilité magnétique >0 mais peu importante. Elle ne devient forte que pour quelques matériaux : ce sont les ferromagnétiques.

      On constate que les trois principaux éléments  ferromagnétiques qui sont fer, cobalt, nickel   se suivent dans la table ( ligne horizontale correspondante  des métaux dit de transition) alors que le cuivre qui arrive juste après n'est même pas paramagnétique et que le manganèse qui précède le fer est simplement paramagnétique ( mais il peut être rendu ferromagnétique par un traitement particulier).

      On constate que, au niveau structure électronique, la caractéristique des métaux de transition de la ligne  est le remplissage de la sous-couche  3d . Le nombre d'électrons non appariés de cette sous-couche ( saturée avec 10 électrons) parait jouer un rôle important .

      Le remplissage des couches externes de Fe (3d6 ,4s2) Co(3d7,4s2) et Ni( 3d8, 4s2) montre   respectivement 4, 3 et 2 électrons de spins non appariés.

      Le cuivre présente une "discontinuité" de remplissage Cu(3d10, 4s1) et on  constate la saturation de la sous-couche d donc plus d'électrons non appariés à ce niveau.
      Ce constat n'est cependant pas une explication suffisante d'un comportement ferromagnétique puisque il existe bien d'autres éléments avec des électrons non appariés et non ferromagnétiques ... ne serait ce que le manganèse (3d5 4s2) qui avec 5 électrons non appariés devraient être le plus ferromagnétique si ce remplissage de  sous-couche d expliquait tout.( cependant, il devient  ferromagnétique  après un traitement "spécial").

      Il faut rentrer dans des considérations de mécanique quantique assez complexes sur les conditions d'interactions des orbitales atomiques des sous-couches d pour réellement expliquer pourquoi il peut ou non se former des domaines magnétiques ( dit domaines de Weiss, en cherchant sous ce terme sur le Net, on trouve diverses explications)  à l'échelle microscopique de la structure,  à la base du ferromagnétisme .
      Le nombre limité d'éléments susceptibles d'en former montre que le phénomène n’apparaît que dans des conditions d'interactions très particulières. 

      -
      Edité par Sennacherib 9 mars 2019 à 11:11:49

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      tout ce qui est simple est faux, tout ce qui est compliqué est inutilisable

      Matériaux magnétiques

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