Paramagnetismus

Paramagnetische Substanzen zeigen die Tendenz, in ein Magnetfeld hineinzuwandern. Im Gegensatz dazu wandern diamagnetische Substanzen aus einem Magnetfeld heraus.

Paramagnetisches Verhalten findet man bei Substanzen mit ungepaarten Elektronen, z.B. elementarem Sauerstoff, da sich die Spinmomente der Elektronen parallel zum äußeren Magnetfeld ausrichten und dieses so verstärken. Nicht nur der Spin, auch der Bahndrehimpuls der ungepaarten Elektronen steuert einen Anteil zum Paramagnetismus bei.

Zur Definition des Paramagnetismus kann man die magnetische Volumen-Suszeptibilität κ heranziehen. Ein magnetisches Feld der Stärke H induziert eine Magnetisierung M für die gilt:

M = κ H

Materialien mit positivem κ (magnetische Volumen-Suszeptibilität) sind paramagnetisch. Materialien mit negativem κ sind diamagnetisch. Alle Substanzen haben einen diamagnetischen Anteil an κ, der aber durch den meist um zwei Zehnerpotenzen größeren paramagnetischen Anteil überwogen wird. In der Summe ergibt sich dann paramagnetisches Verhalten. Dieses ist temperaturabhängig und nimmt mit steigender Temperatur ab, da die zunehmende Wärmebewegung der Teilchen zu einer größeren Unordnung der Spin-Orientierung führt.

Bei wenigen Substanzen tritt ein kleinerer temperaturunabhängiger Paramagnetismus auf, der bei ausreichender Stärke dazu führen kann, dass auch ohne Anwesenheit ungepaarter Elektronen der paramagnetische Anteil der Suszeptibilität überwiegt.

Weiterhin siehe: Magnetismus, Diamagnetismus, Ferromagnetismus