magnetischem Magnetit (rechts). Die wahre Nordrichtung
ist links. © Sammlung Institut f. Geologische Wissenschaften,
FU Berlin
Bestimmungskriterien von Mineralen
Magnetische Eigenschaften
Im landläufigen Sinn sind die meisten gesteinsbildenden Minerale nicht magnetisch, d.h. sie ziehen keine anderen Stoffe an und stoßen diese auch nicht ab.
Im atomaren Maßstab sind aber alle Stoffe magnetisch, da jedes Atom ein permanentes magnetisches Moment besitzt, das sich aus dem Spin seiner Elektronen und der Orbitalbewegung der Elektronen um den Atomkern ergibt. Gewöhnlich neutralisieren sich die einzelnen Felder aber gegenseitig, so dass kein magnetisches Moment nach außen wirkt.
Tatsächlich kann aber jedes Material durch ein äußeres Magnetfeld magnetisiert werden. Diese Magnetisierung erfolgt durch das Ausrichten der magnetischen Dipole im Material. Die Intensität der induzierten Magnetisierung steht in Abhängigkeit zur magnetischen Suszeptibilität. Diese Materialkonstante, die die "Magnetisierbarkeit" einer Substanz beschreibt, hängt von der Konfiguration der Elektronenschalen ab. Anhand der magnetischen Suszeptibilität lassen sich folgende Materialien unterscheiden:
- Diamagnetisch: Sämtliche Elektronenschalen sind voll besetzt. In einem externen Magnetfeld haben diamagnetische Materialien eine schwache und negative Suszeptibilität. Diamagnetische Minerale üben kein magnetisches Moment aus.
- Paramagnetisch: Einige Elektronenschalen sind nicht vollständig besetzt, so dass aus dem Spin der ungekoppelten Elektronen ein magnetisches Feld resultiert, das aber sehr schwach ist. Paramagnetische Minerale üben ebenfalls kein magnetisches Moment aus.
- Ferromagnetisch/antiferromagnetisch: Unter bestimmten Umständen können die magnetischen Momente benachbarter Atome miteinander gekoppelt werden, so dass die Kristalldomäne bzw. ein kleiner Kristall eine magnetische Domäne bildet. Die Kopplung kann dabei parallel (ferromagnetisch) sein - was eine Verstärkung des Feldes hervorruft - oder antiparallel (antiferromagnetisch) sein - was zu einer (Teil-)Neutralisation des Feldes führt. Ferromagnetische Stoffe (z.B. Eisen, Nickel, Kobalt) können spontan stark magnetisiert werden. Insgesamt üben sie aber kein magnetisches Moment aus. In antiferromagnetischen Stoffen (z.B. Hämatit) heben sich die Felder üblicherweise gegenseitig auf.
- Ferrimagnetische Minerale sind die einzigen, die ohne äußere Einwirkung ein magnetisches Dipolfeld besitzen. Dieses Feld geht darauf zurück, dass sie wie die antiferromagnetischen Stoffe entgegengesetzt polarisierte magnetische Domänen haben, die Anzahl der Dipole in der einen Orientierung aber höher ist als in der anderen. Bsp.: Magnetit.
Mit einem kleinen Stabmagneten lässt sich leicht prüfen, ob ein Mineral ferrimagnetisch ist.
