Ist Aluminium magnetisch?

Haben Sie schon einmal versucht, einen Souvenirmagneten an eine Getränkedose zu kleben und das Gefühl der Verwirrung verspürt, wenn er einfach abrutscht? Da sind Sie nicht allein. Es ist ein einfaches Experiment, das viele über die Eigenschaften dieses gewöhnlichen Metalls verwirrt.

Nein, Aluminium ist nicht im alltäglichen Sinne magnetisch. Ein handelsüblicher Kühlschrankmagnet wird nicht an Aluminium haften. Das liegt daran, dass Aluminium ein paramagnetisches Material ist, d. h. es wird nur sehr schwach von einem Magnetfeld angezogen, nicht genug, damit ein Magnet daran haftet.

Es mag seltsam erscheinen, dass ein Metall nicht magnetisch ist. Wir fassen in unseren Köpfen oft alle Metalle in einer Gruppe zusammen und erwarten, dass sie sich ähnlich verhalten. Aber die Welt der Metalle ist viel vielfältiger und faszinierender. Der Grund, warum ein Magnet nicht an Ihrer Alufolie oder Ihrem Kochgeschirr haftet, liegt in der atomaren Struktur von Aluminium selbst begründet. Diese einfache Tatsache eröffnet eine ganze Welt interessanter wissenschaftlicher Erkenntnisse, die erklären, warum manche Metalle die besten Freunde von Magneten sind und andere, wie Aluminium, ihnen die kalte Schulter zeigen. Sehen wir uns an, warum das so ist, und gehen wir auf einige Fragen ein, die mir häufig gestellt werden.

Haftet ein Magnet an Aluminium?

Sie halten einen Magneten in der Hand und wollen einen Zettel an ein Blatt Alufolie heften, aber er will einfach nicht haften. Es kann ein wenig verwirrend sein, wenn man etwas erwartet und etwas anderes passiert. Woran liegt das also?

Ein normaler Magnet haftet nicht an Aluminium. Aluminium wird als paramagnetisches Metall eingestuft, was bedeutet, dass es eine sehr schwache Anziehungskraft auf Magnete ausübt. Diese Anziehungskraft ist so schwach, dass sie im Alltag praktisch nicht wahrnehmbar ist, so dass Magnete praktisch nicht daran haften.

Ein tieferer Blick auf die Aluminiumatome

Um wirklich zu verstehen, warum Magnete und Aluminium nicht gut zusammenpassen, müssen wir klein denken, ich meine, so klein wie ein Atom. Jedes Material besteht aus Atomen, und diese Atome haben Elektronen. Man kann sich diese Elektronen als winzige Kreisel vorstellen, und dieser Spin erzeugt ein sehr kleines Magnetfeld. In den meisten Materialien sind diese Elektronenspins durcheinander und zeigen in zufällige Richtungen. Sie heben sich gegenseitig auf, so dass es keine magnetische Gesamtwirkung gibt. Bei Metallen wie Eisen kann man diese Atome jedoch dazu bringen, ihre Magnetfelder in die gleiche Richtung auszurichten, wodurch das gesamte Metallstück stark magnetisch wird. Bei Aluminium ist das anders.

Wenn man einen Magneten in die Nähe von Aluminium bringt, reagieren die Atome zwar, aber nur ganz knapp. Sie richten sich ein winziges bisschen auf das Magnetfeld aus, wodurch eine sehr schwache Anziehung entsteht. Es ist, als ob sie die Anwesenheit des Magneten schüchtern zur Kenntnis nehmen, aber nicht daran interessiert sind, sich ihm zu nähern. Diese Eigenschaft wird als Paramagnetismus bezeichnet. Es handelt sich dabei um eine grundlegende Eigenschaft von Aluminium, so dass ein einfacher Magnet nicht haften bleibt, egal wie man ihn bearbeitet.

Kann ein Magnet, der stark genug ist, Aluminium aufheben?

Wir wissen also, dass ein normaler Magnet nicht funktionieren wird. Das führt natürlich zu der nächsten Frage: Was wäre, wenn wir einfach einen größeren, stärkeren Magneten nehmen? Das scheint logisch, oder? Mehr Kraft sollte das Problem lösen.

Nein, selbst ein unglaublich starker Magnet kann Aluminium nicht in der gleichen Weise "anziehen" wie Eisen. Allerdings kann ein starker, Umzug Magneten können mit Aluminium interagieren und es sogar in Bewegung versetzen, ohne es zu berühren, und zwar aufgrund eines Phänomens, das Wirbelströme genannt wird.

Die Magie der Wirbelströme

An dieser Stelle wird es wirklich interessant, und als ich es zum ersten Mal sah, kam es mir vor, als würde ich einen Zaubertrick entdecken. Wenn man einen sehr starken Magneten, z. B. einen Neodym-Magneten, schnell über ein Stück Aluminium bewegt, kann man einen seltsamen Widerstand spüren. Wenn man diesen starken Magneten in ein Aluminiumrohr fallen lässt, fällt er unglaublich langsam, als ob er sich durch Honig bewegen würde. Das hat nichts mit Magnetismus im herkömmlichen Sinne zu tun. Es liegt an der Elektrizität.

Ein sich änderndes Magnetfeld (das man erhält, wenn man einen Magneten bewegt) erzeugt einen elektrischen Strom in einem Leiter wie Aluminium. Diese kreisförmigen Ströme werden als "Wirbelströme" bezeichnet. Nach der Lenz'schen Regel erzeugen diese Wirbelströme ihr eigenes Magnetfeld, das dem Feld des Magneten, der sie erzeugt hat, entgegengesetzt ist. Man erhält also eine abstoßende Kraft. Auf diesem Prinzip beruhen die magnetischen Bremssysteme in einigen Zügen und Achterbahnen. Der starke Magnet hebt das Aluminium nicht auf, aber er kann es schieben oder verlangsamen. Das ist eine coole Demonstration, die die enge Verbindung zwischen Magnetismus und Elektrizität zeigt.

Ist Aluminium hochgradig magnetisch?

Wir haben festgestellt, dass Aluminium nicht in dem Sinne magnetisch ist, wie wir es uns normalerweise vorstellen. Aber wie unmagnetisch ist es wirklich? Es ist leicht, in Schwarz-Weiß-Denken zu denken - magnetisch oder nicht magnetisch -, aber es gibt tatsächlich ein Spektrum.

Aluminium ist nicht hochmagnetisch; es ist sogar eines der am wenigsten magnetischen Metalle. Seine offizielle Klassifizierung lautet "paramagnetisch", was bedeutet, dass es nur sehr schwach von Magnetfeldern angezogen wird. Für alle praktischen Zwecke des täglichen Lebens kann man es als nicht magnetisch betrachten.

Magnetische Materialien verstehen

Um zu verstehen, wie "unmagnetisch" Aluminium ist, ist es hilfreich, die wichtigsten Kategorien magnetischer Materialien zu kennen. Stellen Sie sich das wie eine Aufstellung der Verdächtigen für das "magnetische" Verbrechen vor. Zunächst gibt es die Hauptverdächtigen: ferromagnetische Materialien. Das sind die Materialien, die wir als "magnetisch" bezeichnen, wie Eisen, Nickel und Kobalt. Ihre atomaren Magnete richten sich leicht aus und erzeugen eine starke Magnetkraft. Sie sind diejenigen, die auf Ihren Kühlschrank springen. Dann gibt es noch das Gegenteil, diamagnetische Materialien. Wenn man einen Magneten in ihre Nähe bringt, werden sie nur schwach abgestoßen.

Wasser und Kohlenstoff sind Beispiele dafür. Schließlich gibt es noch die Gruppe, zu der Aluminium gehört: paramagnetische Materialien. Sie werden von einem Magnetfeld nur schwach angezogen. Die Anziehungskraft ist so schwach, dass man empfindliche Laborgeräte braucht, um sie überhaupt zu messen. Im Vergleich zu Eisen, das stark ferromagnetisch ist, befindet sich Aluminium also am anderen Ende der Skala der magnetischen Stärke. Seine magnetische Persönlichkeit ist unglaublich schwach, in unserer täglichen Erfahrung so gut wie nicht vorhanden, weshalb es so nützlich für Dinge ist, bei denen man keine magnetischen Störungen wünscht.

Haftet ein Magnet an Edelstahl oder Aluminium?

Diese Frage höre ich immer wieder, vor allem, wenn die Leute herausfinden wollen, ob ihr neues Kochgeschirr oder ihre neuen Geräte einen Magneten halten. Das ist ein häufiger Punkt der Verwirrung, weil beide Metalle so beliebt und silbrig sind.

Ein Magnet wird nicht an Aluminium haften. Bei rostfreiem Stahl lautet die Antwort jedoch "es kommt darauf an". Einige Arten von rostfreiem Stahl sind magnetisch, andere nicht. Es hängt alles von der spezifischen Zusammensetzung und Struktur des Stahls ab.

Die zwei Gesichter des Edelstahls

Der Grund für die "vielleicht"-Antwort für rostfreien Stahl liegt in seiner Rezeptur. Nichtrostender Stahl besteht nicht aus einer einzigen Sache, sondern aus einer Familie von Eisenlegierungen. Der Hauptbestandteil, der ihn "rostfrei" macht, ist Chrom, aber auch andere Elemente wie Nickel werden oft hinzugefügt. Diese Zusätze verändern die innere Kristallstruktur des Stahls. Es gibt zwei Haupttypen, die Sie kennenlernen werden. Austenitisch Nichtrostende Stähle (wie die in Lebensmittelgeräten und Kochgeschirr verwendeten Sorten 304 und 316) haben einen hohen Nickelanteil.

Dadurch wird die atomare Struktur so verändert, dass sie nicht mehr magnetisch ist, genau wie Aluminium. Ich weiß noch, wie überrascht ich war, dass mein schickes neues Waschbecken aus Edelstahl einen magnetischen Schwammhalter nicht halten würde. Dann haben Sie Ferritisch und Martensitisch nichtrostende Stähle. Diese haben eine andere Struktur, die der von normalem Eisen sehr ähnlich ist, und sind daher magnetisch. Diese Art wird häufig für Dinge wie Küchenmesser und billigeres Kochgeschirr verwendet. Wie kann man also am besten feststellen, ob ein Gegenstand aus rostfreiem Stahl magnetisch ist? Nehmen Sie einfach einen Magneten und testen Sie es!

Schlussfolgerung

Schließlich ist Aluminium nicht in dem Sinne magnetisch, wie wir es normalerweise verstehen. Ein einfacher Magnet wird einfach nicht daran haften, obwohl starke, bewegliche Magnete einige coole Effekte erzeugen können.