Kaya Manyetizması 3

Minerallerin
Manyetik
özellikleri
Yer kabuğundaki elementler
Element
Yaklaşık ağırlık
% yüzdesi
Oksijen
46.6
Silisyum
27.7
Alüminyum
8.1
Demir
5.0
kalsiyum
3.6
sodyum
2.8
tüm doğal manyetik
minerallerde bulunmakta
Önemli diğer bir mineral:
Potasyum
2.6
Magnezyum
2.1
diğerleri
1.5
Titanium (Ti)
Kayaçlar genellikle bir mineral topluluğudur. Bu minerallerin büyük bir kısmı
paramanyetik ve diyamanyetik özelliklere sahiptirler. Çok az bir kısmı ferrimanyetik
veya parasitik ferromanyetik özelliklere sahiptirler ve kayacın dışarıya karşı
gösterdiği manyetik özelliklerinden sorumlu olan mineraller de bunlardır.
Ferromanyetizma metallerde ve alaşımlarda karşılaşılan mıknatıslanma türüdür. Cr20
minerali hariç tutulursa başka hiçbir mineral ferromanyetik değildir. Bu bölümün
amacı kayaçlar içinde görülen, onların manyetik özelliklerinden sorumlu «doğal
manyetik» mineralleri incelemektir.
kayaçların manyetik özelliklerinden
sorumlu üç esaslı mineral grubu vardır:
1.titanyumlu manyetik katı eriyik serisi
2.manyetit-maghemit katı eriyik serisi
3.ilmenit-hematit katı eriyik serisi
Kayaçlar içinde karşılaşılan
ferrimanyetik
ve
parasitik
ferromanyetik (antiferromanyetik)
minerallerin büyük kısmı FeO-Fe2Oз—TiO2 üçlü sistemi ile temsil
edilebilmektedir. Aşağıdaki şekilde
üçlü sistem ve bu sistem vasıtasıyla
temsil
edilen
mineraller
gösterilmiştir.
Manyetit (Fe3O4)
Manyetit, kayaçlar içinde en çok karşılaşılan mineraldir. Titanyumlu manyetit serisinin bir
ucunda bulunur. Manyetit kübik sistemde «ters spinel." kristal yapısına sahiptir. Birim hücrenin
A kısmını meydana getiren sekiz adet üç değerli demir atomlarının spin momentleri birbirlerine
paralel doğrultularda yönelmişlerdir. Benzer biçimde birim hücrenin B kısmını oluşturan sekiz
adet üç değerli ve sekiz adet iki değerli 8(Fe+++ Fe++) demir atomlarının spin momentleri de
kendi aralarında paraleldir. Ne var ki bu iki grup atom topluluğundaki spin momentleri birbirinin
180° farklı yönlere yönelmişlerdir. Buradan manyetitin tipik bir ferrimanyetik mineral olduğu
ortaya çıkar. Anlaşılacağı gibi manyetitin dışa yansıyan manyetik özelliğinden her birim hücre
içindeki 8 adet iki değerli demir atomu sorumlu olmaktadır.
Magnetit, Fe3O4 : Büyük oksijen iyonları kübik dizilim
gösterirken, daha küçük olan demir iyonları boşluklarda
dolmakta. Boşluklar 2 çeşit.
tetrahedral yüzey: Fe iyonları 4 oksijen ile sarılmakta.
oktahedral yüzey: Fe iyonları 6 oksijen ile sarılmakta.
Tetrahedral ve oktahedral yüzeyler A ve B olmak üzere
2 manyetik kafesi şekillendirmekte. A kafesindeki
spinler B’ye göre antiparalel. Bu iki kristal kenar
birbirinden farklı ve demir iyonları arasındaki değişim
enerjisinin bir sonucu olarak oluşmakta.
Birim hücrede: A-yüzeyi (8 Fe3+)
B-yüzeyi (8
Fe3+
ve 8
Fe2+)
TersSpinel (Fe3O4)
A
B
Fe3+
Fe3+ Fe2+
5mB 5mB
4mB
=> Ferrimanyetizma
Sekizyüzlü, (Oktahedral)
yüzeyi
Dörtyüzlü, (Tetrahedral)
A yüzeyi
Manyetit
-Manyetitin saturasyon mıknatıslanması şiddeti 92 emu/gr kadar olup hayli
büyüktür.
-Manyetitin Curie sıcaklığı 578-580oC civanndadır.
-Çok domenli bir manyetit kristalinin koersif kuvveti 200 Oe. kadardır, bu bakımdan
mıknatıslığı kararlı olan bir danecik olarak düşünülemez.
-Ancak küçük manyetit taneciklerinin koersif kuvveti çok büyüktür. Bu durumda olan
manyetit taneciklerinin mıknatıslığı çok güvenilir olmaktadır.
Doğada manyetit mineralinin oluşumu
Tüm kayaç çeşitlerinde görülebilir (volkanik, sedimenter,
metamorfik)
Magma soğumasının bir ürünü
Kayaç bozuşmasının bir ürünü
Biojenik
manyetit
Titanomanyetit serisi (Fe3-xTixO4 ) Ulvospinel
Titanyum iyonları azar azar Fe3+ demirin yerini almakta (2 Fe3+ → Fe2+ ve Ti4+)
Ulvospinel titanyumlu manyetit katı eriyik serisinin bir diğer ucundaki mineraldir ve manyetit gibi ulvospinel
de «ters spinel» kristal yapısına sahiptir. Manyetitin kimyasal formülünü açık biçimde tekrar yazalım: Fe2+++
Fe++ 04-. Bu formüldeki iki adet Fe+++ iyonu yerini bir adet Ti + ++ + ve bir adet Fe+ + iyonu ile yer
değiştirirse ulvospinel meydana gelmektedir: Ti++++ Fe2++ O4 =Fe2TiO4.
Fe3O4 - ferrimanyetik
A
B
Fe3+
Fe3+ Fe2+
6µB 6µB
5µB
Fe2TiO4 - antiferromanyetik
A
B
Fe2+
Fe2+ Ti4+
5µB 5µB
x Fe2TiO4 · (1-x) Fe3O4 (0 ≤ x ≤ 1)
ulvöspinel
manyetit
Titanomanyetit serisi (Fe3-xTixO4 ) Ulvospinel
Şimdiye kadar hiçbir kayaç içinde bağımsız ulvospinel mineralinin gözlenmemiştir. Ulvospinel
herzaman manyetit kristali içinde gözlenebilmiştir.
Ulvospinelin birim hücresinin büyüklüğü çeşitli araştırmacıların yaptığı çalışmaya göre 8.49
Angstrom ile 8.53 Angstrom arasındadır. Ulvospinelin birim hücresinin sahip olduğu en küçük ve
en büyük boyutunu dikkate alarak hesaplanan yoğunluğu 4.83 gr/cm" ile 4.78 gr/cm"
olmaktadır. Ulvospinel'in ergime sıcaklığı 1470oC dır.
Oda sıcaklığında ulvospinel paramanyetik özelliğe sahiptir. Ulvospinel ters spinel yapısında
olduğuna göre kimyasal formülü açık biçimde Fe++ (Fe++ Ti++++ 04--) yazılabilir. Görüldüğü gibi
birim hücresinin A ve B kısmında eşit sayıda Fe++ iyonu vardır. Manyetit minerali halinde
açıkladığımız gibi bu iyonların spin momentleri birbirinden 180° farklı olduğundan çok düşük
sıcaklıklarda antiferromanyetik özellikler göstermesi gerekir. Yapılan çalışmalar ulvospinelin
Neel sıcaklığının 120K (-153OC) civarında olduğunu göstermektedir. Ulvospinelin konumuz
açısından önemi manyetit ile katı eriyik oluşturmasıdır.
TİTANYUMLUMANYETİT KATI ERİYİK SERİSİ MİNARELLERİNİN MANYETİK
ÖZELLİKLERİ
Manyetit ve ulvospinel birbirleri ile akla gelebilecek her yüzde oranında karışarak katı eriyik
oluşturabilmektedirler. Manyetit içindeki ulvospinel miktarı arttıkça katı eriyiğin Curie
sıcaklığı da küçülmektedir. Aşağıda Şekilde artan ulvospinel miktarı ile manyetit-ulvospinel katı
eriyik serisini Curie sıcaklığının nasıl değiştiği gösterilmiştir. Şeklin incelenmesinden
anlaşılacağı gibi katı eriyik içinde ulvospinel miktarı % 75 den büyük olduğu zaman katı eriyiğin
Curie sıcaklığı oda sıcaklığı civarında veya daha düşük olmaktadır. Başka bir deyişle katı eriyik
içinde ulvospinel miktarı % 75 veya daha büyük olunca mineral kalıcı mıknatıslığa sahip olamaz.
Şekilde verilen eğriden yararlanarak magmatik kökenli kayaçların Curie sıcaklığını saptamak
suretiyle onun mıknatıslığından sorumlu mineraller içinde yüzde oranında ne kadar ulvospinel
bulunduğu görülebilmektedir.
Şekil. Titanyumlu manyetit serisi minerallerinde Curie
sıcaklığının değişen ulvospinel (veya manyetit) yüzdesine
göre değişimi
Magmatik kayaçlar sıvı fazdan itibaren soğuyup katılaşırken diğer minerallerle birlikte
titanyumlu manyetit kristalleri de oluşup gelişmeye başlar. Kristallenme geliştikçe magmanın
geriye kalan kısmı oksijen ve su yönünden giderek zenginleşir ve halen oluşmuş bulunan
kristalleri kimyasal yönden etkilemeye başlar. Sonuç halen oluşmuş minerallerin
oksitlenmesidir. Yüksek sıcaklıkta oluşan ulvospinel soğuma sırasında yukarıda konu edilen
olay sonucu oksitlenir ve ilmenit ile manyetiti meydana getirir:
Ulvospinel
İlmenit
Manyetit
3Fe2TiO4 + 1/2O2 3FeTiO3 + Fe304
İlmenitin kristal yapısı rombohedrik olduğundan manyetit (kübik, ters spinel) ile bir katı
eriyik oluşturamaz, böylece iki faz birbirinden ayrılmış olur. Bu olaya fizikte eksolüsyon
olayı (exsolution) ve ilmenit ile manyetite de eksolüsyon ürünü mineraller adı verilir.
Anlaşılacağı gibi orijinal kristal içinde çok küçük İlmenit tanecikleri ile çok küçük manyetit
tanecikleri meydana gelmiş ve küçük manyetit tanecikleri manyetik olmayan ilmenit
tanecikleri ile birbirinden ayrılmış olur. Bu tür manyetik taneciklere sahip bir kayacın
koersif kuvveti çok büyük ve kalıcı mıknatıslığı çok güvenilir olur.
Maghemit (γ-Fe2O3)
Manyetitin tamamen oksitlenmesi sonucu (örn., Fe2+ → Fe3+ + e-) oluşabilir
Fe3O4
A
B
Fe3O4 = Fe3+ [Fe3+ Fe2+] O4
A
B
γ-Fe2O3 = Fe3+ [Fe3+ Fe3+2/3 e-1/3] O3
Temel Özellikleri:
Js ≈ 83.5 emu/gr
Maghemit pek çok özelliği bakımından manyetite benzer ve
ters spinel kristal yapısına sahiptir. İki mineral arasındaki en
önemli fark maghemitde kristalin B kısmında (oktahedral
kısmında) bazı demir atomlarının yerinin boş kalmış olmasıdır.
Maghemit'e manyetitin oksitlenmiş bir çeşidi olarak
bakılmaktadır.
TC = 645-675 °C
Isıtılınca hematite dönüşür (250 - ≥ 750 °C)
Maghemit (γ-Fe2O3)
Şekil'de maghemitin saturasyon mıknatıslanması-sıcaklık eğrisi görülmektedir.
Bu eğri, manyetit veya titanyumlu manyetit serisi minerallerine ait
eğriden çok farklıdır. Şekilden görüldüğü gibi maghemit numunesi
soğurken çok düşük şiddette mıknatıslık kazanmaktadır. Bunun
nedeni maghemitin kararsız bir mineral oluşudur. Maghemit 300°C
civarındaki sıcaklıklara kadar ısıtıldığında süratle Fe203 bağıntısı
ile verilen hematit'e dönüşür. Şekil'de görüleceği gibi soğuma
sırasında kazanılan çok düşük saturasyon mıknatıslanmasının
nedeni de budur:. Soğuma sırasında mıknatıslık kazanan madde
maghemit değil onun oksitlenmiş hali olan hematitdir. Maghemitin
sıcaklığa karşı olan bu aşırı duyarlığı onun sıhhatli Curie
sıcaklığının tayinini önlemektedir. Pek çok araştırmacı dolaylı
yöntemler kullanarak maghemitin Curie sıcaklığını saptamaya
çalışmışlardır. Verdikleri Curie sıcaklığı değeri 545°C ile 675"C
arasındadır.
Maghemitin birim hücresinin boyutu 8.35 Angstrom kadardır.
Bölünemez en küqük kristalinin boyutlarını kullanarak hesaplanan
yoğunluğu 4.88 gr/cm3 ise de bazı doğal maghemitlerin gözlenen
yoğunluğu 4.4 gr/cm3 kadar olabilmektedir.
Maghemitin çeşitli özellikleri son yıllarda kesif biçimde
araştırılmaya başlanmıştır. Bunun nedeni maghemitin manyetik
teyp şeritlerinin yapımında manyetite göre daha uygun bir madde
olmasındandır.
MANYETİT - MAGHEMİT KATI ERİYİK SERİSİ MİNERALLERİNİN MANYETIK
ÖZELLİKLERİ
Maghemit doğada pek çok kayaç içinde karşılaşılan bir mineraldir. Lavlardaki maghemitin, evvelce yüksek
sıcaklıklarda oluşmuş olan manyetit mineralinin 200-300 dereceler arasındaki soğuması sırasında ortamda
mevcut sıvılar tarafından oksitlenmesinin bir sonucudur.
Sedimanlar içindeki küçük manyetit tanecikleri, ortamdaki rutubetin etkisi ile oda sıcaklığı civarındaki
sıcaklıklaarda maghemitleşmektedirler. Maghemit laboratuvarıarda piritin (FeS2), 400°C a kadar olan
sıcaklıklarda ısıtılması ile veya Lepidokrosit'in ( FeOOH) 250°C sıcaklığında ısıtılması ile de elde
edilebilmektedir.
Manyetit ve maghemit aynı bir kristal yapısına sahip olduklarından manyetitin maghemite dönüşmesi
sırasında, manyetitin oktohedral (B) kısmı içinde yer alan iki adet Fe++ iyonunun üç adet Fe+ ++ iyonu ile yer
değiştirmesi yeterlidir. Bu kolay dönüşüm hali bize, içinde çeşitli yüzde oranlarında manyetit ve maghemit
bulunduran bir katı eriyik serisinin olabileceğini göstermektedir. Manyetit-maghemit katı eriyik serisinde
katı eriyik içinde maghemit miktarı arttıkça birim hücrenin boyutu maghemitin birim hücresinin boyutuna
doğru azalmaktadır. Bu seriye ait çeşitli bileşime sahip minerallerin satürasyon momentleri ve Curie sıcak·
ları hakkında henüz derlitoplu bir bilgiye sahip değiliz.
Hematit (a-Fe2O3)
Hematit, kimyasal dengesi nedeniyle en kararlı minerallerden biridir. Kayaçlar içinde
bulunan çeşitli demiroksit mineralleri oksitlendiklerinde bir miktar hematit
oluştururlar. Doğada çok sık karşılaşılmasına rağmen ve kayaçlar içinde çok
görülmesine rağmen gösterdiği değişebilen manyetik özellikler nedeniyle en az
bilgiye sahip olduğumuz mineral hematittir.
Hematit (a-Fe2O3)
Kusurlu (defect)
antiferromagnetism
Dane boyu yarım mikrondan küçük olan hematit daneciği, Neel
sıcaklığı 680°C olan bir antiferromanyetizma ile birlikte
parasitik
ferromanyetizma
adını
verdiğimiz
bir
mıknatıslanmaya da sahiptir. Mineral Neel sıcaklığının
üstündeki sıcaklıklara kadar ısıtılıp bir manyetik alan içinde
soğumaya terk edildiğinde önce 680°C civarında mineral
içindeki demir iyonlarının spin momentleri birbirinden 180
derece farklı doğrultulara yönelirler. Sıcaklık 680°C dan
biraz azaldığı zaman mineralin bu sırada kazandığı parasitik
ferromanyetizma, bazı araştırmacılara göre, bazı spinlerin
karşıtlarının atom şebekesindeki yerlerinin boş olmasından
ileri gelmektedir. Bu husus küçük hematit daneciklerinin çift
sayıda spin momentine sahip olamamasının bir sonucu olabilir.
Hematitin parasitik ferromanyetizması ile ilgili olarak bazı
başka araştırmacılar da atom şebekesindeki bazı atomların
yerlerinin başka atomlar tarafından işgal edilmiş olduğunu
kabul etmektedirler. Sebebi ne olursa olsun çok küçük daneli
hematitler
bir
manyetik
alan
içinde
soğumaya
terkedildiklerinde düşük şiddetli fakat çok kararlı
mıknatıslanmaya sahip olmaktadırlar. Bu mıknatıslanmanın
koersif kuvveti o kadar büyüktür ki çok kücük daneli
hematitler 8000 Oe şiddetindeki alanlarda dahi manyetik
histerizis göstermezler. Koersif kuvvetin bu kadar büyük
oluşu hematitlerde gözlenen kalıcı mıknatıslanmanın, numune
içindeki belirli sayıdaki iyonlar sebebiyle olduğu yorumunu
desteklemektedir.
Hematit (α-Fe2O3)
Maghemit gibi aynı bileşime, fakat farklı yapıya
(hekzagonal) sahip.
- Fe3+
Yandan bakış
Spin-canted (non-perfect) antiferromanyetizma
Dane büyüklüğü yarım mikrondan büyük olan hematit danecikleri yine parasitik
ferromanyetizma adı verilen bir başka kökenli manyetizmaya sahiptirler. İri daneli hematitler
680oC olan Neel sıcaklığından itibaren soğurlarken daneciğin içindeki spin momentlerinin
birbirlerine göre 180° ters yönde dizilirler. Sıcaklık 680°C dan biraz azaldığı zaman spin
momentleri arasındaki açı 180° den biraz küçük olur. Böylece spin momentleri birbirini
dengeleyemediği için, esas mıknatıslanma doğrultusuna dik doğrultuda net bir kalıcı
mıknatıslanma ortaya çıkar.
Normalized magnetization, Js/Js0
Hematit (α-Fe2O3)
TC = 675 °C
Temperature (°C)
After Dunlop (1971) and Özdemir and Dunlop (2005)
Doğada hematit oluşumu
Tüm kayaç çeşitlerinde görülebilir (volkanik, sedimenter,
metamorfik)
Mağma soğumasının bir ürünü
Kayaç bozuşmasının bir ürünü
Kırmızı yataklar
İLMENİT (FeTiO~)
İlmenit doğada volkanik kayaçlar içinde çok karşılaşılan, kristal yapısı rombohedral olan bir mineraldir.
İlmenit içinde bulunduğu sıcaklık koşullarına göre antiferromanyetik ve paramanyetik özellikler gösterir.
Araştırmalar ilmenitin Neel sıcaklığının 55°K (-218oC) ile 68°K (-205°C) arasında olduğunu göstermiştir.
İlmenit bu sıcaklıklardan düşük sıcaklıklarda antiferromanyetiktir. Bu sıcaklığın üstündeki sıcaklıklarda,
dolayısıyla oda sıcaklığında, paramanyetiktir. Bu bakımdan kayaçların sahip olduğu kalıcı mıknatıslanmaya
hiç bir katkısı yoktur.
İlmenitin ergime sıcaklığı 1470°C olup kristal yapısından hareketle hesaplanan teorik yoğunluğu 4.79
gr/cm3 olur.
Titanohematite series (Fe2-yTiyO3)
Gerek hematit ve gerek ilmenit rombohedral kristal yapısına sahiptirler ve hematit ile ilmenit
akla gelebilecek her yüzde değeri için katı eriyik oluştururlar. Katı eriyiklerin oluşabilmesi için
gerekli sıcaklık genellikle 1050°C dan daha yüksektir. Hematit-ilmenit katı eriyik serisinin
manyetik özellikleri katı eriyik içindeki ilmenit miktarına göre değişmektedir. Katı eriyik
serisini yFeTiO3.(1-y) Fe203 olarak yazalım. Bağıntıda,
α-Fe2O3
FeTiO3
Demiroksihidroksit grubu mineraller
Doğada çeşitli ortamlarda karşılaşılan geotit, akagenit ve lepidokrosit mineralleri bu gruba aittir.
Doğada şimdiye kadar mıknatıslanmasından geotit'in sorumlu olduğu bir kayaç bulunamamıştır.
Geotit'e genellikle demir cevherlerinde ve havada oksitlenerek çürümüş kayaçlarda rastlanmaktadır.
Geotit antiferromanyetik özelliklere sahiptir.
Neel sıcaklığı 120OC dolaylarındadır. Geotit numunesi 120°C nin üstündeki sıcaklıklara kadar ısıtılıp yönü
bilinen bir dış alan içinde soğumaya bırakıldığında hematit gibi zayıf bir kalıcı mıknatıslanma kazandığı
görülür. Araştırmacılar kazanılan bu kalıcı mıknatıslanmanın, hematit halinde olduğu gibi, kristal içinde çift
oluşturamamış az sayıda atomdan ileri geldiği kanısındadırlar.
Geotit 300-400'C civarındaki sıcaklıklara kadar ısıtıldığında hematit'e dönüşmektedir.
DEMİRSÜLFÜR MİNERALLERİ
Troilit (FeS), markasit (FeS:,), pirit (FeS2) ve Pirotit (FeSı+x) bilinen demir sülfür mineralleridir. Bu
mineraller arasında yalnız pirotit ferrimanyetiktir. Minerallerin mıknatıslanmaları ile uğraşan
araştırmacıların inceledikleri en eski minerallerden biridir. Pirotit pek nadir hallerde kayaçlar içinde bulunur
ve onların manyetik özelliklerinden sorumlu bir mineral olur. Pirotitin kayaçların manyetik özelliklerinden
sorumlu olabileceğini gösteren en iyi örnek ters yönde mıknatıslık kazanmış olan «Tasmanya tüfleri» dir.
Buna karşılık manyetik prospeksiyon çalışmaları sırasında sülfitli demir cevherlerini ararken, cevher içinde
az da olsa bulunması istenen bir mineraldir, çünkü ancak bu takdirde sülfürlü demir cevherlerinin manyetik
prospeksiyon çalışmaları ile keşfi mümkün olabilmektedir.
Pirotitin kimyasal formülü FeSı+x olarak veya Fe1+xS olarak verilir. Pirotit halinde x'in değeri O ile 1/7
arasında kalmaktadır. x=0 halinde troilit minerali söz konusudur. Yukarıdaki bağıntıdan anlaşılacağı gibi
pirotitin içinde troilit'e göre daha fazla kükürt vardır. Kimyasal formülü Fe7S8 olan (X=0.1) doğal pirotit dir.
(a) O<X<0.1 ise oda sıcaklığında antiferromanyetik (b) 0.1<X<1/7 ise oda sıcaklığında ferrimanyetik
(c) X=0.1 ise (yani ne «a» ne de «b» hali) mineral belirli sıcaklıklar arasında ferrimanyetik olmaktadır.
Doğada karşılaşılan pirotit genellikle şiddetli mıknatıslığa sahiptir. Sahip olduğu ferrimanyetizasyonun Curie
sıcaklığı 320oC kadardır. Pirotit'in sahip olduğu kalıcı mıknatıslanmanın koersif kuvveti küçüktür.
Ferrimanyetik olan pirotit kristalinin bir kısmı Şekil de
gösterilmiştir. Şekilde içi dolu daireler, iki değerli veya
üç değerli demir iyonları tarafından işgal edilen
konumları içi boş olanlar aslında demir iyonları tarafından
işgal edilmesi gerekirse boş kalmış (doldurulmamış)
konumları göstermektedir. Şekle dikkat edilirse
tamamen demir iyonları tarafından işgal edilmiş
düzlemler arasında demir iyonları eksik düzlemler vardır.
Demir iyonları ile dolu düzlem~ kristalin A kısmı, eksik
demir iyonlarının bulunduğu düzleme kristalin B kısmı
adını verelim. Kristalin A ve B kısımları içinde yer alan
demir iyonlarının spin momentleri kendi aralarında
paralelolmakla birlikte birirlerine göre ters yönlere
yönelmişlerdir. Kristalin B kısmı içinde demir
iyonları az sayıda olmasaydı kristal antiferromanyetik
mıknatıslanmaya sahip olurdu. Kristalin B olduğundan, kristal ferrimanyetik özelliklere sahip olmuş olur. Bu
tür bir kristal yapısında kolay mıknatıslanma doğrultusu genellikle şekilde belirtilen düzlemler içinde bulunur.
Kristal içinde iki veya üç değerli demir iyonları bulunabileceğini önceleri söylemiştik.
İki veya üç değerli atomlarının spin momentleri birbirinden farklı büyüklükte olduğundan ve kristal içinde
çeşitli konumları işgal edebileceklerinden saturasyon mıknatıslanmasının şiddeti konusunda tutarlı
tahminlerde bulunmak güçtür.
doğada karşılaşılan pirotit genellikle şiddetli mıknatıslığa sahiptir.
Sahip olduğu ferrimanyetizasyonun Curie sıcaklığı 320"C kadardır. Pirotit'in sahip olduğu kalıcı
mıknatıslanmanın koersif kuvveti· küçüktür.
Temel Manyetik Mineraller
Kimyasal
Js
Tc
Magnetic
formul
(kA/m)
(°C)
yapısı
Demir
Fe
1715
765
ferromanyetik
Magnetit
Fe3O4
480
585
ferrimanyetik
Maghemit
γ-Fe2O3
380
590-675
ferrimanyetik
Titanomagnetit (x = 0.6)
Fe2.4Ti0.6O4
125
150
ferrimanyetik
Hematit
α-Fe2O3
≈ 2.5
675
mükemmel olmayan
antiferromanyetit
Titanoilmenit (y ≈ 0.5)
Fe1.5Ti0.5O3
100
20
ferrimanyetit
Geotit
α-FeOOH
≈2
120
mükemmel olmayan
antiferromanyetit
Pirotit
Fe7S8
≈ 80
320
ferrimanyetit
Greigite
Fe3S4
≈ 125
≈ 330
ferrimanyetit
Tablo Bazı ferrimanyetik ve antiferromanyetik minerallerin saturasyon mıknatıslanmalarının şiddeti ile ferrimanyetiklerin
1.Aşağıdaki şekillerden hangisi ferromanyetizmayı en iyi şekilde anlatır?
Yanıt1:
(b)
Ferromanyetik
bir
malzemede Curie sıcaklığının altında
tüm dipol momentleri birbirine göre
paralel olarak dizilmiştir.
2. Aşağıdaki hangi 3 element oda sıcaklığında ferromanyetiktir.
Yanıt2: (c) Oda sıcaklığında sadece 4 tane element demir,
nikel, kobalt , gadolinium (Fe, Ni, Co ve Gd)
ferromanyetiktir.
3.Curie sıcaklığı üzerinde bir sıcaklıkta ferromanyetik malzemelere ne olur?
Yanıt3: (d) Curie sıcaklığı üzerinde termal
enerjinin bozucu etkisi dipollerin dizilimini
etkilediğinden malzeme paramanyetik
olur.
4. Domen oluşumununda en önemli etken nedir?
Yanıt4: Domenler toplam enerjiyi küçültmek
için oluştukları için, temel itici güç
manyetostatik enerjidir. Manyetokristalin
enerji ve manyetostriktif enerji domenlerin
şekil ve büyüklüklerini etkilemektedir.
Soru: Mıknatıslanma şiddeti ve manyetik alan terimlerini örneklerle açıklayınız.
Farklı malzemelerde nasıl değişim gösterirler? Sıcaklık değişkeni ile birlikte irdeleyin.
Ödev: Mıknatıslanmadan sorumlu minerallerin belirlenmesinde hangi manyetik parametreler
kullanılır. Bu parametreler farklı malzemelere göre nasıl değişim gösterir?