О природе минералов 1 Введение

 пироэлектричеством.
Оно наблюдается в
кристаллах тех же самых классов, которые обла-
дают пьезоэлектрическими свойствами (т. е. у ко-
торых отсутствует центр симметрии), и, должно
быть, тесно связано с пьезоэлектричеством. Ког-
да кристаллы при нагревании (охлаждении) рас-
ширяются (сжимаются), они оказываются в де-
формированном состоянии, и поэтому разделить
пироэлектрические и пьезоэлектрические эффек-
ты трудно. Следовательно, мы должны удовлетво-
риться лишь замечанием, что, вероятно, между
этими двумя явлениями существует тесная связь.
6.4.4 Магнитные свойства минералов
В соответствии с поведением в магнитном поле все
кристаллические вещества делятся на следующие
категории: диамагнитные, парамагнитные, ферро-
магнитные, антиферромагнитные и ферримагнит-
ные.
Магнитные свойства связаны с электронами
атомов или ионов. Исходя из принципов квантовой
механики, движение электрона по замкнутой ор-
бите вокруг ядра можно рассматривать как кру-
говой электрический ток, который возбуждает во-
круг себя магнитное поле. Когда кристалл поме-
щается во внешнем неоднородном магнитном по-
ле, в нем возникают силы, стремящиеся выров-
нять магнитные поля атомов, что приводит к воз-
никновению магнитного момента у кристалла в це-
лом. Магнитная восприимчивость
 χ
представляет
собой отношение возникшего магнитного момента
M
к напряженности внешнего поля
 H:
Диамагнитные
вещества имеют небольшое от-
рицательное значение
 χ
и слабо отталкиваются
внешним магнитным полем.
Парамагнитные
вещества характеризуются
небольшим положительным значением и слабо
притягиваются полем.
При отсутствии внешнего поля ни диамагнит-
ные, ни парамагнитные вещества не сохраняют
никакого магнитного момента.
Ферромагнитные
вещества обладают магнит-
ным моментом даже при отсутствии окружающе-
го поля.
Еще две магнитные категории веществ будут
упомянуты позднее.
Парамагнетизм и диамагнетизм
Физические эксперименты, а также теоретические
выводы показывают, что парамагнетизм связан со
спинами электронов, а диамагнетизм зависит от
их расположения в пространстве. Диамагнетиз-
мом обладают все атомы, но если атом содержит
нечетное число электронов или имеет незаполнен-
ные электронные оболочки (как у элементов пе-
реходных групп), то дисбаланс электронных спи-
нов создает парамагнитный эффект, который пе-
ревешивает диамагнитную составляющую общей
магнитной восприимчивости. Парамагнетизм так-
же обнаруживается в металлах, имеющих облака
свободных электронов проводимости.
Высказанные соображения о роли атомов в
формировании магнетизма применимы к минера-
лам только в общем смысле, так как внутрен-
нее поле кристалла в целом изменяет магнитные
эффекты. Электронные энергетические уровни в
кристаллах рассматриваются как отдельные еди-
ницы, и общая магнитная восприимчивость зави-
сит от распределения электронов по различным
уровням. Следовательно, в сложных соединениях
предопределить заранее магнитные свойства пока
еще невозможно. Мы можем только сказать, что
целый ряд минералов, содержащих в своей струк-
туре железо, относятся к парамагнитным. Вместе
с тем существуют парамагнитные минералы, и не
содержащие железа.
Различия в магнитной восприимчивости доста-
точно ощутимы, а потому они оказываются очень
полезными для выделения чистых фракций мине-
ралов из раздробленных пород и руд с помощью

---

магнитного поля большой напряженности. В этом
процессе как в лабораторных условиях, так и в
промышленности используются магнитные сепа-
раторы.
Ферромагнетизм
Ферромагнитные вещества сильно притягивают-
ся даже слабым магнитным полем и остаются по-
стоянно намагниченными. Они сохраняют данное
свойство и при отсутствии внешнего магнитно-
го поля. При нормальной температуре магнитные
моменты электронов в этих веществах вследствие
взаимодействия между соседними атомами посто-
янно располагаются вдоль одной прямой. Чтобы
объяснить, как ферромагнетики могут существо-
вать в ненамагниченном состоянии, используется
модель, согласно которой кристалл умозритель-
но подразделяется на небольшие объемы, называе-
мые доменами, в пределах которых магнитные мо-
менты ориентированы в одном направлении. В не-
намагниченном состоянии домены не параллель-
ны и их ориентация носит беспорядочный харак-
тер. Считается, что когда накладывается внешнее
магнитное поле, то либо домены, в которых мо-
менты почти параллельны ему, разрастаются за
счет других, либо их ориентация изменяется та-
ким образом, что все они становятся параллель-
ными полю. Эти два представления иллюстриру-
ет рис. 6.6. Если домены оказались сориентиро-
ваны указанным образом и при этом были созда-
ны условия для свободного вращения материала,
то он установится параллельно магнитному полю
Земли.
Антиферромагнетизм и ферримагнетизм
Необходимо обратиться еще к двум понятиям,
чтобы объяснить в деталях выравнивание спинов
электронов в некоторых кристаллах. Взаимодей-
ствие соседних атомов иногда приводит к ориен-
тировке спинов в параллельных, но в противопо-
ложных направлениях, что определяется терми-
ном
 антипараллелъные спины.
Данное явление ле-
жит в основе
 антиферромагнетизма.
Такое взаи-
моположение моментов двух разных видов приво-
дит к тому, что они гасят друг друга и постоянного
магнитного момента не возникает.
Помимо этого существуют случаи антипарал-
лельной ориентации, когда направление магнит-