Lexikon der Geowissenschaften: magnetische Eigenschaften
magnetische Eigenschaften, bei Mineralen eine Eigenschaft, der eine große technische Bedeutung zukommt, insbesondere in der Aufbereitungsindustrie, bei mineralischen Trennungsprozessen, in der Lagerstättenprojektion, zur Auffindung von Eisen- und Nickelvorkommen und bei metallurgischen Prozessen, wo die magnetischen Anisotropieeffekte der Metallkristalle ausgenützt werden, um besondere technologische Effekte, z.B. bei Transformatorenblechen, zu erzielen. Eine große praktische Bedeutung haben auch die als Ferrite (Ferrimagnetismus) bezeichneten magnetischen Werkstoffe erlangt, die als Kerne von Hochfrequenzspulen und als Ferritantennen in der Rundfunk- und Fernsehtechnik Verwendung finden. Die Kristalle lassen sich hinsichtlich ihres magnetischen Verhaltens in drei Gruppen einteilen, und zwar in diamagnetische, paramagnetische und ferromagnetische Kristalle (Diamagnetismus, Paramagnetismus, Ferromagnetismus). Als magnetische Suszeptibilität S bezeichnet man die Größe, die sich als Quotient aus M/H ergibt. Dabei bedeutet M die Magnetisierung, die einem Kristall in einem magnetischen Feld der Stärke H zukommt. Die Suszeptibilität ist eine richtungsabhängige Materialkonstante, die für jeden Kristall eine bestimmte, vom magnetischen Feld unabhängige Größe besitzt. Kristalle, bei denen S größer ist als 1, werden von den Polen eines Magneten angezogen und heißen ferromagnetisch.
a) Dia- und Paramagnetismus: Die kleinsten Bausteine paramagnetischer Kristalle haben bereits in ihrem ursprünglichen Zustand, also schon vor der Einwirkung eines magnetischen Feldes, eine gewisse magnetische Orientierung, die jedoch nur unvollkommen ist. Hierher gehören die Minerale Beryll (Be3Al2Si6O18), Dioptas (Cu3(Si3O9)·3H2O) und zahlreiche eisenhaltige Minerale wie Siderit (FeCO3), Olivin, Granat, Hornblende und Augit. In der Aufbereitungstechnik lassen sich daher diese Mineralarten durch starke Elektromagneten von den eisenfreien trennen. Minerale, die von den Polen eines Magneten abgestoßen werden, heißen diamagnetisch . Hierbei ist S kleiner als 1, und eine magnetische Ordnung der Atome bzw. Ionen dieser Kristalle wird erst durch Induktion in einem magnetischen Feld erzeugt. Diamagnetisch verhalten sich z.B. Kalkspat, Steinsalz, Flußspat, Bleiglanz, Bismut und Silber. Zur Untersuchung des magnetischen Verhaltens hängt man ein dünnes Glasröhrchen mit dem Pulver des betreffenden Minerals zwischen die Pole eines starken Hufeisenmagneten. Handelt es sich um paramagnetische Kristalle, dann richtet sich das Röhrchen so aus, daß seine Längsrichtung mit der Verbindungslinie zwischen den Magnetpolen übereinstimmt, während es bei diamagnetischen Mineralen eine äquatoriale Lage einnimmt, d.h. es steht senkrecht auf dieser Verbindungslinie. Sowohl para- als auch diamagnetische Minerale zeigen eine z.T. recht starke Suszeptibilitätsanisotropie.Während diese bei isometrisch aufgebauten Kristallstrukturen, wie z.B. bei den Gerüstsilicaten oder beim Quarz, gering ist, kann sie in einigen Fällen, z.B. beim Antimon, Bismut und Magnetkies, beträchtliche Maße annehmen. Auch für den rhombischen Aragonit ist sie so stark ausgeprägt, daß sie für die Unterscheidung von Natur- und Zuchtperlen herangezogen werden kann. Während sich die in ihrem Keim parallel orientierten Zuchtperlen in einem Magnetfeld entsprechend ihrer Struktur drehen, verändern die konzentrisch aufgebauten Naturperlen ihre Lage nicht ( Abb. ).
b) Ferromagnetismus: Nur sehr wenige Minerale zeigen einen aktiven Magnetismus wie das Magneteisen, der Magnetit (Fe3O4) oder der Magnetkies (FeS). In diesen speziellen Fällen handelt es sich jedoch auch um eine magnetische Induktion, hervorgerufen durch das stets vorhandene Magnetfeld der Erde. Diesen bleibenden Magnetismus bezeichnet man auch als magnetische Remanenz,Kristalle, die sich durch permanenten Magnetismusauszeichnen, als ferromagnetisch.Meist genügt schon ein sehr schwaches magnetisches Feld, um in diesen Kristallen eine relativ starke Magnetisierung herbeizuführen. Auch Blitzeinschläge in eisenhaltige Silicatgesteine können Ursache eines permanenten Magnetismus sein, wie es z.B. von den Magnetklippen von Frankenstein bei Darmstadt bekannt ist. Solche Gesteine weisen dann immer mit ihrem Nordpol nach dem magnetischen Südpol der Erde. Die Ursache des Ferromagnetismus bei Kristallen ist in der parallelen Ausrichtung kleinster Gitterbauteilchen zu suchen. Die Suszeptibilität ferromagnetischer Stoffe ist im allgemeinen recht groß und stets positiv. Als Antiferromagnetismusbezeichnet man die magnetischen Momente in Kristallstrukturen, z.B. in den Spinellen, die in diesen zwar vorhanden sind, als magnetische Wirkung nach außen jedoch nicht in Erscheinung treten. Große technische Bedeutung hat die als Ferrimagnetismus bezeichnete Art des Ferromagnetismus. Ferrimagnetische Stoffe, vor allem die Ferritspinelle, werden heute in großen Mengen als Dauermagneten, Kerne für Hochfrequenzspulen, Ferritantennen usw. hergestellt. [GST]
magnetische Eigenschaften: Anisotropie der Suszeptibilität von Aragonit. Unterscheidung von a) Natur- und b) Zuchtperlen im Magnetfeld. magnetische Eigenschaften:
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