Ruoste on raudan ja hapen muodostama yhdiste. Pääasiassa se on kuitenkin Fe2O3:a, eli
hematiittia. Sitä on maailmassa paljon, mutta magneetti tarvitsee jotain muuta. Tähän hematiittiin kun lisätään sopivasti strontiumia, saadaan ferromagneettista materiaalia, joka on yleisesti käytössä eri sovelluksissa, jossa tarvitaan magneetteja. Strontiumheksaferriittimagneetit (SrFe12O19) ovat heikkotehoisempia kuin harvinaisiin maametalleihin pohjautuvat magneetit, mutta ferriitit ovat huomattavasti halvempia ja kestävät luonnonolosuhteita paljon paremmin. Itse asiassa niin hyvin, että ferriittejä on kovin vaikea pestä käytetyistä upokkaista pois.
Magneetin Synteesi
Valmistan ferriittejä melko yksinkertaisella menetelmällä: eli stoikiometrisesti oikeat määrät
strontiumia ja rautaa (1:12) annetaan reagoida sitruunahapposulatteessa ja sitten seos poltetaan niin,
että orgaaninen aines poistuu ja metallit jäävät. Ferriitin happi napataan ilmasta ihan itsestään.
Tuloksena on hienojakoista ruskeaa jauhetta, josta voi tehdä vaikka kestomagneetin, kunhan sen
puristaa jonkinlaiseksi pilleriksi ja antaa olla voimakkaan magneettikentän vaikutuksessa tarpeeksi
kauan.
Miten magneetti toimii?
Magneetin toiminta on tieteellisessä mielessä mysteeri. Tiedetään, että magneettinen materiaali (kestomagneetti) muodostaa magneettikentän ympärilleen. Mutta miksi jotkut materiaalit tarttuvat magneettiin ja toiset eivät? Ok, selitän hieman. Varoitan sitten, että tässä tulee vaikeaa tekstiä ja kirjoitan ihan lonkalta: ferromagneettisuus johtuu materiaalin kidehilassa olevien atomien valenssielektronien spinien yhdensuuntaisuudesta. Materiaalilla on näinollen tarpeeksi suuri magneettinen kokonaismomentti, että sen voidaan havaita vetävän kestomagneettia puoleensa ja päinvastoin. Rauta ja koboltti ovat siitä erityisiä metalleja, että niillä voi olla yhdisteissään 5 samansuuntaista elektronia per atomi. Elektroneja voi olla korkeintaan 2 kpl yhdellä energiatilalla ja tällöin ne ovat spineiltään vastakkaissuuntaisia, jolloin niiden magneettiset momentit kumoutuvat. Raudan ja koboltin valenssielektronit ovat d-orbitaaleilla, joita on 5. Mikä siis tarkoittaa, että d-orbitaaleilla 5 on maksimi ja se tuottaa teoriassa niille aineille maksimaalisen magneettisen momentin ja siten magneettisen vetovoiman. Harvinaisia maametalleja sisältävät magneetit ovat parempia kestomagneetteja, koska mm. niillä on valenssielektroneja f-orbitaaleilla, joita on 7. Orgaanisilla materiaaleilla (esim. puu) atomien elektronit ovat spineiltään toisiaan vastaan ja niiden magneettinen momentti on 0. Kuitenkin, tämänlaisia aineita ulkoinen magneettikenttä työntää poispäin, tosin hyvin heikosti.
Pyydän anteeksi tästä rikkonaisesta ja epäselvästä selityksestä, mutta minulla on ollut ihan hauskaa kirjoittaa tätä!