Magnetische Werkstoffe

Magnetit Fe₃O₄ hat eine inverse Spinellstruktur: Auf den A-Plätzen (Tetraederplätzen) sitzt ein Fe³⁺, auf den B-Plätzen (Oktaederplätzen) je ein Fe³⁺ und ein Fe²⁺, und die Momente der A- und B-Plätze sind antiparallel ausgerichtet. Welches magnetische Moment ergibt sich pro Formeleinheit Fe₃O₄, wenn man für Fe³⁺ 5 µB und für Fe²⁺ 4 µB ansetzt und nur der Spin beiträgt?

  1. A0 µB
  2. B4 µB
  3. C14 µB
Lösung und Erläuterung anzeigen

Lösung: B. 4 µB

Das Moment der B-Plätze beträgt 5 + 4 = 9 µB, das der A-Plätze 5 µB; da beide antiparallel stehen, bleiben 9 − 5 = 4 µB. Man kann sich auch vorstellen, dass sich die Fe³⁺-Ionen auf A- und B-Plätzen genau aufheben und nur der Beitrag des Fe²⁺ übrig bleibt. Auch der aus der gemessenen Sättigungsmagnetisierung bestimmte Wert beträgt ca. 4,1 µB und stimmt gut mit dieser Abschätzung überein. 14 µB setzt voraus, dass alle Momente parallel stehen (Fehler: als ferromagnetisch behandelt), 0 µB, dass sich alles aufhebt (Fehler: als antiferromagnetisch behandelt). Ersetzt man Fe²⁺ durch ein anderes zweiwertiges Ion (etwa Ni²⁺ oder Mn²⁺), ändert sich die Sättigungsmagnetisierung entsprechend dem Moment dieses Ions.

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