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Ferromagnétisme



  1. #1
    juef

    Bonjour à tous,

    je voudrais savoir s'il y a une explication chimique par rapport au fait que le Fer, le Cobalt et le Nickel sont des éléments qui sont ferromagnétiques. Est-ce que l'un de vous aurait une réponse?

    Merci beaucoup!

    François G.
    2ème année d'études collégiales

    -----

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  3. #2
    Neutrino

    Bonsoir

    Comme tous les métau ils sont constitués d'atomes qui se "débarassent" de leur électrons excédentaires (par rapport à la config d'un gaz parfait) qui se "baladent" librement dans les interstices, agissant comme une colle entre les atomes partiellement chargés (c'est la fameuse liaison métallique mais je ne sais pas si on dit toujours ça!).

    Ses électrons libres en mouvement sont autant de petites boussoles (particule chargée en mouvement = champ magnétique). Leur champs pointant dans toutes les directions, la somme est statistiquement nulle. Mais on peut les aligner avec un champ magnétique : en étant tous dirigés dans la même direction, ces petits aimants microscopiques recréent un champ magnétique total non nul : c'est l'aimantation.

    La question que je me pose est : pourquoi certains métaux sont peu ou pas "aimantables"?
    Neutrino

  4. #3
    Cécile

    Ses électrons libres en mouvement sont autant de petites boussoles (particule chargée en mouvement = champ magnétique). Leur champs pointant dans toutes les directions, la somme est statistiquement nulle. Mais on peut les aligner avec un champ magnétique : en étant tous dirigés dans la même direction, ces petits aimants microscopiques recréent un champ magnétique total non nul : c'est l'aimantation.
    Ce que tu décris là, c'est le paramagnétisme : alignement de l'aimatation sous un champ. Mais cette aimantation disparaît quand on coup le champ.
    Le fer et le cobalt sont ferromagnétiques : lorsque le champ est coupé, ils gardent leur aimantation.
    Mais je ne sais pas pourquoi ils ont cette propriété et pas les autres métaux.

  5. #4
    Neutrino

    C'est bizarre, le paramagnétisme je pensais que c'était la propriété des espaces avec au moins un électron non appariée comme l'oxygène moléculaire!
    Neutrino

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Patzewiz

    Bonsoir,
    Il existe en fait plusieurs type de paramagnétisme. Le paramagnétisme classique obéït à la loi de Curie X = C/T, et il concerne essentiellement des molécules ou des complexes possédant des électrons célibataires. Dans les métaux, on a une autre forme de paramagnétisme appelé paramagnétisme de Pauli qui est en général indépendant de la température..

    Le ferromagnétisme est lui un phénomène collectif, chaque moment magnétique élémentaire se trouve plongé dans le champ moyen créé par les particules voisines (champ moléculaire de Weiss qui correspond à la valeur moyenne des interactions d'échange de Heisenberg). En l'absence de champ extérieur, un matériau ferromagnétique possède des petits domaines aimantés (domaines de Weiss) d'orientation aléatoire, en présence d'un champ extérieur les domaines bien orientés peuvent s'agrandir au détriment des autres et même pivoter. Selon les cas l'aimantation acquise est réversible ou non (hystérésis).

    Le problème de comprendre pourquoi le fer, le cobalt et le nickel sont ferromagnétiques alors que les autres métaux de transition ne le sont pas est assez délicat. Il faut rentrer dans les détails de la structure de bandes de ces métaux.
    Que sais-je?

  8. #6
    juef

    Après diverses recherches, je suis arrivé à la conclusion que c'est lié au Spin des éléments... Les spin du fer, cobalt et nickel sont tous alignés dans le même sens, contrairement aux autres métaux.

    Du moins, c'est ce que j'ai compris de la page internet suivante:

    http://www.ens-lyon.fr/DSM/magistere...sse/ising1.htm

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  10. #7
    Cécile

    Ca ne fait que repousser la question : pourquoi les spins du fer ou du cobalt s'alignent-ils, et pas ceux des autres ?

  11. #8
    vinze

    J'ai trouvé dans un de mes cours 3 conditions pour qu'un corps soit ferromagnétiques:
    -le moment magnétique atomique d'un tel corps doit etre non nul....vrai quand les sous couches d et f sont partiellement remplies donc présentant des spins son appariés.
    -critère de Slater: le rapport de la distance d'équilibre entre les atomes sur le rayon orbital moyen des electrons des couches 3d doit etre supérieur à 3.
    -etre en dessous de la temp de Curie.
    Comprenne qui pourra!
    Bye

  12. #9
    Karibou Blanc

    Salut,

    Le diamagnétisme et le paramagnétisme sont des effets d'aimantation d'un matériaux sous l'action d'un champ magnétique extérieur. Cette aimantation disparait lorsqu'on supprime le champ.
    Pour le ferromagnétisme, une aimantation apparaît spontanément dans certains matériaux même en l'absence de champ appliqué. La raison est assez subtile.

    Rappelons tout d'abord ce que représente microscopiquement l'aimantation d'un matériau. Les électrons des atomes portent chacun un spin pouvant prendre les valeurs +/- 1/2. C'est un moment cinétique intrinsèque. On montre qu'à tout moment cinétique est associé un moment magnétique. En additionnant tous les spins des électrons d'un même atome, on définit le spin total de l'atome. En l'absence de champ magnétique, tout des spins sont orientés de façon aléatoire d'un atome à l'autre, et ils sont totalement indépendants. Sous l'action d'un champ externe, les spins des atomes ont tendance à s'aligner dans le sens du champ pour minimiser leur énergie d'intéraction avec ce dernier. Ce qui signifie que les spins (et donc les moments magnétiques qu'ils portent) sont maintenant en grand nombre dans la même direction, c'est ce qu'on appelle l'aimantation. C'est la somme (vectorielle) de tout les moments magnétiques de spin présents dans la matière. Si on coupe le champ, il se désaligne sous l'effet de la température. On montre également que pour un aimantation donnée, il faut un champ d'autant plus intense que la température est élevée. Voilà pour le paramagnétisme.

    Dans le cas du ferromagnétisme, les atomes sont suffisament proches pour que les orbitales électroniques se recouvrent légèrement d'un atome sur l'autre. Les spins des électrons des couches externes intéragissent donc entre eux. On peut montrer que cette intéraction entre un spin donné et ses proches voisins et l'équivalent de l'intéraction avec un champ magnétique (appelé champ de Weiss). Les spins vont alors s'aligner dans la direction de ce champ généré par leurs intéractions et une aimantation va apparaître.

    J'espère que ça vous aidera un peu à y voir clair. Le magnétisme n'est pas un phénomène simple, il est difficile de le résumer en quelques lignes, si vous avez des questions, n'hésitez donc pas

    Bonne journée !

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