هل الألومنيوم مغناطيسي؟

هل حاولت من قبل لصق مغناطيس تذكاري بعلبة صودا وشعرت بذلك الشعور بالارتباك عندما ينزلق المغناطيس من على العلبة؟ لست وحدك. إنها تجربة بسيطة تجعل الكثيرين يتساءلون عن خصائص هذا المعدن الشائع.

لا، الألومنيوم ليس مغناطيسياً بالمعنى اليومي. لن يلتصق مغناطيس الثلاجة القياسي بالألومنيوم. ويرجع ذلك لأن الألومنيوم مادة بارامغناطيسية بارامغناطيسية، مما يعني أنه ينجذب بشكل ضعيف للغاية إلى المجال المغناطيسي، وهو ما لا يكفي لالتصاق المغناطيس به.

قد يبدو غريبًا أن يكون الفلز غير مغناطيسي. فغالبًا ما نجمع كل المعادن معًا في أذهاننا، ونتوقع أن تتصرف بشكل متشابه. لكن عالم المعادن أكثر تنوعًا وروعة بكثير. والسبب في أن المغناطيس لا يلتصق بورق الألومنيوم أو أواني الطهي الخاصة بك يرجع إلى التركيب الذري للألومنيوم نفسه. وتفتح هذه الحقيقة البسيطة عالمًا كاملًا من العلوم المثيرة للاهتمام التي تفسر سبب كون بعض المعادن صديقة للمغناطيس والبعض الآخر، مثل الألومنيوم، لا يلتصق بالمغناطيس. دعونا نتعمق في سبب هذا الأمر ونستكشف بعض الأسئلة ذات الصلة التي غالباً ما أتعرض لها.

هل يلتصق المغناطيس بالألمنيوم؟

أنت تحمل مغناطيسًا جاهزًا لتثبيت ملاحظة على ورقة من رقائق الألومنيوم، لكنها لا تلتصق. قد يكون الأمر محيرًا بعض الشيء عندما تتوقع شيئًا واحدًا ويحدث شيء آخر. فما المشكلة إذن؟

لا يلتصق المغناطيس القياسي بالألومنيوم. يُصنَّف الألومنيوم على أنه معدن بارامغناطيسي بارامغناطيسي، وهو ما يعني أن جاذبيته للمغناطيس ضعيفة للغاية. هذا الجذب ضعيف للغاية لدرجة أنه لا يمكن ملاحظته عمليًا في حياتنا اليومية، لذا فإن المغناطيس لا يلتصق به.

نظرة أعمق على ذرات الألومنيوم

لكي نفهم حقًا لماذا لا يعمل المغناطيس والألومنيوم معًا بشكل جيد، علينا أن نفكر بشكل صغير، أعني صغير بحجم الذرة. كل مادة مصنوعة من ذرات، وهذه الذرات لها إلكترونات. ويمكنك أن تفكر في هذه الإلكترونات على أنها قمم صغيرة تدور حول نفسها، وهذا الدوران يخلق مجالًا مغناطيسيًّا صغيرًا جدًّا. في معظم المواد، تكون هذه الإلكترونات في معظم المواد مختلطة وتشير في اتجاهات عشوائية. ويلغي بعضها بعضًا، لذا لا يوجد تأثير مغناطيسي كلي. لكن في المعادن مثل الحديد، يمكنك أن تجعل هذه الذرات تصطف مجالاتها المغناطيسية في نفس الاتجاه، مما يجعل قطعة المعدن بأكملها مغناطيسية بقوة. الألومنيوم مختلف.

عندما تحضر مغناطيسًا بالقرب من الألومنيوم، تتفاعل الذرات، ولكن بالكاد تتفاعل. فهي تتحاذى مع المجال المغناطيسي قليلاً، مما يخلق تجاذباً ضعيفاً جداً. يبدو الأمر كما لو أنها تعترف بخجل بوجود المغناطيس لكنها غير مهتمة بالاقتراب منه. تسمى هذه الخاصية بالمغناطيسية البارامغناطيسية. إنها سمة أساسية للألومنيوم، لذا بغض النظر عن كيفية معالجتها، فإن المغناطيس البسيط لن يلتصق.

هل يمكن لمغناطيس قوي بما يكفي لالتقاط الألومنيوم؟

إذن، نحن نعلم أن المغناطيس العادي لن يعمل. وهذا يقودنا بطبيعة الحال إلى السؤال التالي: ماذا لو حصلنا على مغناطيس أكبر وأقوى؟ يبدو ذلك منطقيًا، أليس كذلك؟ المزيد من القوة يجب أن يحل المشكلة.

لا، حتى المغناطيس القوي للغاية لا يمكنه "التقاط" الألومنيوم بنفس الطريقة التي يلتقط بها الحديد. ومع ذلك، فإن المغناطيس القوي الانتقال يمكن للمغناطيس أن يتفاعل مع الألومنيوم بل ويجعله يتحرك دون أن يلمسه، وذلك بسبب ظاهرة تسمى التيارات الدوامية.

سحر التيارات الدوامة السحرية

هذا هو المكان الذي تصبح فيه الأمور مثيرة للاهتمام حقًا، وشعرت وكأنني كنت أكتشف خدعة سحرية عندما رأيتها لأول مرة. إذا أخذت مغناطيسًا قويًّا جدًّا، مثل مغناطيس النيوديميوم، وحركته بسرعة فوق قطعة من الألومنيوم، ستشعر بمقاومة غريبة. إذا أسقطت هذا المغناطيس القوي أسفل أنبوب من الألومنيوم، فسوف يسقط ببطء شديد، كما لو كان يتحرك خلال العسل. هذا ليس بسبب المغناطيسية بالمعنى التقليدي. بل بسبب الكهرباء.

يولد المجال المغناطيسي المتغير (الذي تحصل عليه عند تحريك المغناطيس) تيارًا كهربائيًا في موصل مثل الألومنيوم. وتُسمَّى هذه التيارات الدائرية "التيارات الدوامة". ووفقاً لقانون لينز، تخلق هذه التيارات الدوامة مجالاً مغناطيسياً خاصاً بها يعاكس مجال المغناطيس الذي أنشأها. لذا، تحصل على قوة تنافر. هذا هو المبدأ الكامن وراء أنظمة الكبح المغناطيسي في بعض القطارات والقطارات الدوارة. فالمغناطيس القوي لا يلتقط الألومنيوم، لكن يمكنه دفعه أو إبطاءه. إنه عرض رائع يوضح العلاقة العميقة بين المغناطيسية والكهرباء.

هل الألومنيوم عالي المغناطيسية؟

لقد أثبتنا أن الألومنيوم ليس مغناطيسيًا بالطريقة التي نفكر بها عادة. لكن إلى أي مدى هو غير مغناطيسي؟ من السهل التفكير بمصطلحات الأبيض والأسود - مغناطيسي أو غير مغناطيسي - لكن هناك في الواقع طيفًا.

الألومنيوم ليس شديد المغناطيسية؛ فهو في الواقع أحد أقل المعادن مغناطيسية. وتصنيفه الرسمي هو "بارامغناطيسي"، وهو ما يعني أنه ينجذب بشكل ضعيف للغاية إلى المجالات المغناطيسية. لأي غرض عملي في الحياة اليومية، يمكنك اعتباره غير مغناطيسي.

فهم المواد المغناطيسية

لفهم مدى "عدم مغناطيسية" الألومنيوم، من المفيد معرفة الفئات الرئيسية للمواد المغناطيسية. فكِّر في الأمر على أنه مجموعة من المشتبه بهم في جريمة "مغناطيسية". أولاً، لديك المتهمون الرئيسيون: المواد المغناطيسية الحديدية. هذه هي المواد التي نعتقد أنها "مغناطيسية"، مثل الحديد والنيكل والكوبالت. حيث تصطف مغناطيساتها الذرية بسهولة وتخلق قوة مغناطيسية قوية. وهي تلك التي تقفز على ثلاجتك. ثم لديك العكس، أي المواد ثنائية المغناطيسية. عندما تضع مغناطيسًا بالقرب منها، فإنها في الواقع تتنافر بشكل ضعيف.

الماء والكربون مثالان على ذلك. وأخيرًا، لديك المجموعة التي ينتمي إليها الألومنيوم: المواد البارامغناطيسية. فهي تنجذب بشكل ضعيف إلى المجال المغناطيسي. وهذا الانجذاب ضعيف للغاية لدرجة أنك تحتاج إلى معدات مختبرية حساسة لقياسه. لذا، بالمقارنة بالحديد، وهو شديد المغناطيسية الحديدية، فإن الألومنيوم يقع في الطرف الآخر تمامًا من مقياس القوة المغناطيسية. فشخصيته المغناطيسية ضعيفة بشكل لا يصدق، وتكاد تكون غير موجودة في تجربتنا اليومية، وهذا هو السبب في أنه مفيد جدًا للأشياء التي لا تريد تداخلًا مغناطيسيًا فيها.

هل يلتصق المغناطيس بالفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم؟

هذا سؤال أتلقى هذا السؤال طوال الوقت، خاصةً عندما يحاول الناس معرفة ما إذا كانت أواني الطهي أو الأجهزة الجديدة الخاصة بهم ستحمل مغناطيسًا. إنها نقطة التباس شائعة لأن كلاهما من المعادن الفضية المشهورة.

لن يلتصق المغناطيس بالألومنيوم. ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بالفولاذ المقاوم للصدأ، فإن الإجابة هي "يعتمد ذلك". بعض أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ مغناطيسية، بينما البعض الآخر ليس كذلك. يعود الأمر كله إلى التركيبة والبنية المحددة للفولاذ.

وجهان من الفولاذ المقاوم للصدأ

يكمن السبب في إجابة "ربما" بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ في وصفته. فالفولاذ المقاوم للصدأ ليس شيئًا واحدًا؛ فهو عبارة عن عائلة من السبائك القائمة على الحديد. المكون الرئيسي الذي يجعله "غير قابل للصدأ" هو الكروم، ولكن غالبًا ما يتم إضافة عناصر أخرى مثل النيكل. هذه الإضافات تغير البنية البلورية الداخلية للفولاذ. هناك نوعان رئيسيان ستصادفهما. أوستينيتي يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ (مثل الدرجات الشائعة 304 و316 المستخدمة في معدات الطعام وأواني الطهي) على الكثير من النيكل.

وهذا يغير البنية الذرية بطريقة تجعلها غير مغناطيسية، تمامًا مثل الألومنيوم. أتذكر أنني فوجئت بأن الحوض الجديد الفاخر المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ لا يحمل حامل إسفنج مغناطيسي. ثم لديك الفريتية و مارتنسيتي الفولاذ المقاوم للصدأ. يتميز هذا النوع ببنية مختلفة تشبه إلى حد كبير الحديد العادي، ولذلك فهو مغناطيسي. يستخدم هذا النوع غالباً في أشياء مثل سكاكين المطبخ والدرجات الأرخص من أواني الطهي. إذًا، ما هي أفضل طريقة لمعرفة ما إذا كان غرضك المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ مغناطيسيًا؟ فقط أحضر مغناطيساً واختبره!

الخاتمة

في النهاية، الألومنيوم ليس مغناطيسيًا بالطريقة التي نفهمها عادةً. فالمغناطيس البسيط لن يلتصق به، على الرغم من أن المغناطيس القوي المتحرك يمكن أن يخلق بعض التأثيرات الرائعة.