Apa itu diamagnetisme? Definisi dan contoh

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Zat diamagnetik adalah zat yang bukannya tertarik pada magnet malah ditolak olehnya. Dalam istilah teknis , mereka semua adalah zat yang memiliki kerentanan magnet negatif. Alasan mengapa zat ini ditolak oleh medan magnet adalah karena medan ini menginduksi arus dalam elektron yang berputar di sekitar inti setiap atom, yang menghasilkan medan magnet internal yang berlawanan arah dengan medan eksternal. Efek akhirnya sama seperti ketika dua magnet didekati oleh kutub yang sama: tolakan.

Diamagnetisme vs. Paramagnetisme

Semua zat di alam semesta memiliki elektron, sehingga semuanya dapat menghasilkan diamagnetisme. Namun, tidak semua bersifat diamagnetik. Alasan di balik fakta ini adalah diamagnetisme adalah efek yang sangat lemah, dan mudah dilawan oleh momen magnetik permanen yang dimiliki atom. Jadi, ketika suatu unsur memiliki elektron tidak berpasangan yang menghasilkan medan magnet bersih, ia menutupi diamagnetisme. Karena alasan ini, material tertarik ke medan magnet dan disebut paramagnetik.

Dalam kasus zat diamagnetik, di sisi lain, tidak ada momen magnetik bersih di dalam atom, karena zat ini memiliki konfigurasi elektronik tanpa elektron tidak berpasangan, dan di mana semua medan magnet dihasilkan oleh rotasi setiap elektron (putarannya). ) membatalkan satu sama lain.

Sederhananya, paramagnetisme adalah alasan mengapa beberapa zat tertarik pada magnet, sedangkan ketiadaan paramagnetisme adalah alasan mengapa beberapa zat tidak tertarik pada magnet; akhirnya, diamagnetisme adalah alasan mengapa yang terakhir ditolak oleh magnet.

Dengan pengecualian beberapa kasus di antaranya adalah, anehnya, elemen paling diamagnetik yang diketahui (bismut), menentukan konfigurasi elektron suatu atom cukup untuk mengetahui apakah atom itu diamagnetik atau paramagnetik.

Konfigurasi elektron dari elemen diamagnetik

Inti dari diamagnetisme adalah konfigurasi elektron atom. Dalam hal ini, jika Anda ingin mengetahui apakah suatu unsur bersifat diamagnetik atau tidak, yang harus Anda lakukan hanyalah menentukan konfigurasi elektronnya untuk mengetahui apakah unsur tersebut memiliki elektron yang tidak berpasangan atau tidak. Jika ya, itu akan menjadi paramagnetik (dengan beberapa pengecualian), tetapi jika tidak memiliki elektron yang tidak berpasangan, itu akan menjadi diamagnetik.

Konfigurasi elektronik mewakili visi yang sangat disederhanakan dari hasil mekanika kuantum yang paling penting, yang menetapkan bahwa elektron dalam atom didistribusikan dalam level dan sublevel, dan di dalam sublevel ini dikenal sebagai orbital atom. . Dalam setiap orbital atom hanya dua elektron yang cocok, yang harus memiliki putaran berlawanan.

Dalam konfigurasi elektronik, ditunjukkan di mana tingkat energi, sublevel, dan orbital masing-masing elektron berada. Putarannya juga diwakili oleh panah atas atau bawah. Dua elektron dalam orbital yang sama harus memiliki spin yang berlawanan dan dikatakan berpasangan.

Contoh

Nitrogen memiliki 7 elektron, jadi konfigurasi elektronnya, ditentukan mengikuti aturan mekanika kuantum, adalah 1s 2 2s 2 2p 3 . Dengan mempartisi elektron-elektron ini menjadi orbital, terlihat seperti ini:

Konfigurasi nitrogen menunjukkan bahwa itu bukan diamagnetik tetapi paramagnetik
Konfigurasi elektronik nitrogen keadaan dasar

Dalam konfigurasi elektron ini, panah mewakili spin setiap elektron. Seperti yang dapat dilihat, dalam orbital 1s dan 2s elektron dipasangkan (mereka membentuk pasangan dengan spin berlawanan yang saling meniadakan). Di sini dapat dilihat dengan jelas bahwa atom nitrogen yang terisolasi akan bersifat paramagnetik, karena ia memiliki tiga elektron yang tidak berpasangan. Namun, dalam nitrogen molekuler, dua atom nitrogen berbagi tiga elektron masing-masing membentuk tiga pasangan elektron berpasangan, menjadikan nitrogen sebagai molekul diamagnetik.

Contoh elemen diamagnetik

Neon

Neon adalah gas mulia, dan sesuatu yang mencirikan gas mulia adalah bahwa mereka semua memiliki konfigurasi elektronik kulit terisi di mana kulit valensinya memiliki semua orbital s dan p yang terisi penuh dan semua pasangan elektronnya.

Neon adalah gas diamagnetik

Konfigurasi subkulit elektronik neon adalah 1s 2 2s 2 2p 6 . Dalam orbital itu akan menjadi:

konfigurasi neon, gas diamagnetik

Seperti yang dapat dilihat, neon (serta semua gas mulia) adalah elemen diamagnetik karena tidak memiliki elektron yang tidak berpasangan.

Magnesium

Logam alkali tanah ini memiliki total 12 elektron, sehingga konfigurasi elektronnya adalah 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 . Meskipun cangkang valensinya tidak terisi penuh, itu adalah logam diamagnetik.

kation natrium

Logam natrium adalah logam alkali yang memiliki elektron tidak berpasangan dalam orbital s (sehingga bersifat paramagnetik), namun ketika kehilangan elektron tersebut dan menjadi kation Na +, ia menjadi spesies diamagnetik dengan 10 elektron dan konfigurasi elektron neon .

anion klorida

Sesuatu yang sangat mirip dengan apa yang terjadi dengan natrium terjadi dengan klorin, tetapi sebaliknya. Dalam hal ini, atom klor netral memiliki 17 elektron, salah satunya tidak berpasangan. Namun, halogen ini mudah direduksi, mengambil elektron dan mengisi orbital 3p z menjadi spesi diamagnetik dengan konfigurasi elektron argon.

Air, kayu, dan sebagian besar senyawa organik

Sebagian besar senyawa organik serta air dan banyak senyawa anorganik lainnya bersifat diamagnetik karena menggabungkan elektronnya dalam ikatan kimia dengan cara memasangkan putarannya. Karena alasan ini, sebagian besar makhluk hidup bersifat diamagnetik. Bahkan, dengan menerapkan medan magnet yang cukup kuat, Anda bahkan bisa melayangkan seekor katak.

superkonduktor

Salah satu karakteristik superkonduktor yang paling menonjol adalah bahwa mereka tidak memiliki hambatan listrik dan elektronnya bergerak bebas di dalamnya. Untuk alasan ini, medan magnet eksternal mampu menginduksi arus internal, yang menghasilkan efek diamagnetik kuat yang membuatnya mengapung di atas magnet.

Pengecualian aturan: Bismut

Sangat menarik untuk mengetahui bahwa bahan diamagnetik pertama yang ditemukan, dan juga unsur yang paling diamagnetik di seluruh tabel periodik, tidak hanya memiliki satu, bukan dua, tetapi tiga elektron tidak berpasangan , namun tetap bersifat diamagnetik.

diamagnetisme dalam bismut

Tetapi mengapa dianggap diamagnetik, meskipun memiliki momen magnet total karena tiga elektronnya yang tidak berpasangan? Ini karena, dalam hal ini, diamagnetisme mampu melampaui (dan sejauh ini) paramagnetisme, sehingga elemen ini, pada dasarnya, ditolak oleh medan magnet.

Referensi

Atkins, P., dari Paula J. (2014). Kimia Fisik Atkins. Oxford, Inggris Raya: Oxford University Press.

Chang, R. (2008). KIMIA FISIK. (edisi pertama). Kota New York, New York: McGraw Hill.

Pauling, L. (2021). Pengantar Mekanika Kuantum: Dengan Aplikasi Kimia (Edisi Pertama). Kota New York, New York: McGraw-Hill.

Sifat Magnetik Padatan (sf) Diperoleh dari http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Solids/magpr.html

González, JC, Osorio, A., & Bustamante, A. (2009). Kerentanan magnetik dalam bahan superkonduktor. Jurnal Penelitian Fisika , 12 (02), 6–14. https://doi.org/10.15381/rif.v12i02.8708

-Iklan-

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados

Tes warna api

Definisi suspensi

Contoh sifat kimia