Minerallerin Manyetik özellikleri.

... konulu sunumlar: "Minerallerin Manyetik özellikleri."— Sunum transkripti:

1 Minerallerin Manyetik özellikleri

2 Yer kabuğundaki elementler
Yaklaşık ağırlık % yüzdesi Oksijen 46.6 Silisyum 27.7 Alüminyum 8.1 Demir 5.0 kalsiyum 3.6 sodyum 2.8 Potasyum 2.6 Magnezyum 2.1 diğerleri 1.5 tüm doğal manyetik minerallerde bulunmakta Önemli diğer bir mineral: Titanium (Ti)

3 Kayaçlar genellikle bir mineral topluluğudur
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.

4 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. 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

5 => Manyetit (Fe3O4) Ferrimanyetizma TersSpinel (Fe3O4) A B
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. TersSpinel (Fe3O4) A B => Birim hücrede: A-yüzeyi (8 Fe3+) B-yüzeyi (8 Fe3+ ve 8 Fe2+) Ferrimanyetizma Fe3+ Fe3+ Fe2+ 5mB 5mB 4mB

6 Sekizyüzlü, (Oktahedral)
yüzeyi Dörtyüzlü, (Tetrahedral) A yüzeyi

7 Manyetit -Manyetitin saturasyon mıknatıslanması şiddeti 92 emu/gr kadar olup hayli büyüktür. -Manyetitin Curie sıcaklığı oC 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.

8 Doğada manyetit mineralinin oluşumu
Tüm kayaç çeşitlerinde görülebilir (volkanik, sedimenter, metamorfik) Magma soğumasının bir ürünü Kayaç bozuşmasının bir ürünü Biojenik manyetit

9 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 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 x – the molecular fraction of ulvöspinel (the relative amount of Ti in the unit cell) Fe2+ Fe2+ Ti4+ 5µB 5µB x Fe2TiO4 · (1-x) Fe3O4 (0 ≤ x ≤ 1) ulvöspinel manyetit

10 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 ) 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.

11 Şekil. Titanyumlu manyetit serisi minerallerinde Curie
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

12 Ulvospinel İlmenit Manyetit
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: 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. Ulvospinel İlmenit Manyetit

13 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 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. Temel Özellikleri: Js ≈ 83.5 emu/gr TC = °C Isıtılınca hematite dönüşür (250 - ≥ 750 °C)

14 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.

15 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 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.

16 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.

17 Kusurlu (defect) antiferromagnetism
Hematit (a-Fe2O3) 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. Kusurlu (defect) antiferromagnetism

18 Spin-canted (non-perfect) antiferromanyetizma
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.

19 Hematit (α-Fe2O3) TC = 675 °C Normalized magnetization, Js/Js0
Temperature (°C) Normalized magnetization, Js/Js0 TC = 675 °C After Dunlop (1971) and Özdemir and Dunlop (2005)

20 Doğada hematit oluşumu
Tüm kayaç çeşitlerinde görülebilir (volkanik, sedimenter, metamorfik) Mağma soğumasının bir ürünü Kayaç bozuşmasının bir ürünü Kırmızı yataklar

21 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.

22 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

23 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 'C civarındaki sıcaklıklara kadar ısıtıldığında hematit'e dönüşmektedir.

24 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.

25 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.

26 Temel Manyetik Mineraller
Kimyasal Js Tc Magnetic formul (kA/m) (°C) yapısı Demir Fe ferromanyetik Magnetit Fe3O ferrimanyetik Maghemit γ-Fe2O ferrimanyetik Titanomagnetit (x = 0.6) Fe2.4Ti0.6O ferrimanyetik Hematit α-Fe2O3 ≈ mükemmel olmayan antiferromanyetit Titanoilmenit (y ≈ 0.5) Fe1.5Ti0.5O ferrimanyetit Geotit α-FeOOH ≈ mükemmel olmayan antiferromanyetit Pirotit Fe7S8 ≈ ferrimanyetit Greigite Fe3S4 ≈ 125 ≈ 330 ferrimanyetit Tablo Bazı ferrimanyetik ve antiferromanyetik minerallerin saturasyon mıknatıslanmalarının şiddeti ile ferrimanyetiklerin Curie sıcaklığı, anti­ferromanyetiklerin Neel sıcaklığı gösterilmiştir.

27

28 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.

29 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.

30 Soru: Mıknatıslanma şiddeti ve manyetik alan terimlerini örneklerle açıklayınız.
Farklı malzemelerde nasıl değişim gösterirler? Sıcaklık değişkeni ile birlikte irdeleyin.

31 Ödev: Mıknatıslanmadan sorumlu minerallerin belirlenmesinde hangi manyetik parametreler
kullanılır. Bu parametreler farklı malzemelere göre nasıl değişim gösterir?