Question

为什么只有铁具有磁性？

Answer 1

原因有以下三点：由磁铁的特性决定的如果按原子电流解释就是电流产生的磁场磁化别的物体磁化物体产生电场电场互相作用产生力的作用。物质大都是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子又是由原子核和电子组成的。在原子内部，电子不停地自转，并绕原子核旋转。电子的这两种运动都会产生磁性。但是在大多数物质中，电子运动的方向各不相同、杂乱无章，磁效应相互抵消。因此，大多数物质在正常情况下，并不呈现磁性。铁、钴、镍或铁氧体等铁磁类物质有所不同，它内部的电子自旋可以在小范围内自发地排列起来，形成一个自发磁化区，这种自发磁化区就叫磁畴。铁磁类物质磁化后，内部的磁畴整整齐齐、方向一致地排列起来，使磁性加强，就构成磁铁了。磁铁的吸铁过程就是对铁块的磁化过程，磁化了的铁块和磁铁不同极性间产生吸引力，铁块就牢牢地与磁铁“粘”在一起了。磁铁的成分是铁、钴、镍等原子，其原子的内部结构比较特殊，本身就具有磁矩。磁铁种类：形状类磁铁：方块磁铁、瓦形磁铁、异形磁铁、圆柱形磁铁、圆环磁铁、圆片磁铁、磁棒磁铁、磁力架磁铁，属性类磁铁：钐钴磁体、钕铁硼磁铁、铁氧体磁铁、铝镍钴磁铁、铁铬钴磁铁，行业类磁铁：磁性组件、电机磁铁、橡胶磁铁、强力磁铁、塑磁等等种类。磁铁分永久磁铁与软磁，永久磁铁是加上强磁，使磁性物质的自旋与电子角动量成固定方向排列，软磁则是加上电。（也是一种加上磁力的方法）等电流去掉软铁会慢慢失去磁性。磁铁能够产生磁场，具有吸引铁磁性物质如铁、镍、钴等金属的特性。将条形磁铁的中点用细线悬挂起来，静止的时候，它的两端会各指向地球南方和北方，指向北方的一端称为指北极或N极，指向南方的一端为指南极或S极。如果将地球想像成一块大磁铁，则地球的地磁北极是指南极，地磁南极则是指北极。磁铁与磁铁之间，同名磁极相排斥、异名磁极相吸引。所以，指南针与南极相排斥，指北针与北极相排斥，而指南针与指北针则相吸引。分类：磁铁可分为“永久磁铁”与“非永久磁铁”。永久磁铁可以是天然产物，又称天然磁石，也可以由人工制造。非永久性磁铁，例如电磁铁，只有在某些条件下才会出现磁性。

Answer 2

并不是只有铁元素具有磁性，许多其他元素和材料也具有磁性，例如镍、钴、钕铁硼等等材料。不过，铁确实是其中最常见和重要的一种。
磁性的物质是由内部原子或分子的磁矩所决定的。磁矩是指物质内部原子或分子的电子环绕核运动形成的微小电流所产生的磁场。在没有外部影响的情况下，磁性物质内部原子或分子的磁矩会不断随机取向，导致总磁矩为零，即物质不具有磁性。如果通过某种方法将磁矩取向统一，则物质就会具有磁性。这个过程被称为磁化。
铁元素之所以容易磁化，并且在各种常见元素中是最容易磁化的，是因为其原子结构具有未填满的3d电子轨道，从而使它们能够很容易地被外加磁场所定向。同时，铁元素之间也具有较强的相互作用力，这有助于在磁场作用下，将内部的磁矩定向。
总之，铁元素的原子结构和相互作用力的特点使其具有较强的磁性，但其他许多化学元素和材料也可能具有磁性，只是程度不同。

Answer 3

这种说法是不对的。
铁磁性产生的条件：
①原子内部要有末填满的电子壳层；
②及Rab／r之比大于3使交换积分A为正。前者指的是原子本征磁矩不为零；后者指的是要有一定的晶体结构。
与原子尺寸有关系，可能锇，铱某些尺寸方面不满足要求，不满足Rab／r之比大于3
根据键合理论可知，原子相互接近形成分子时，电子云要相互重叠，电子要相互交换。对于过渡族金属，原子的3d的状态与s态能量相差不大，因此它们的电子云也将重叠，引起s、d状态电子的再分配。这种交换便产生一种交换能Eex(与交换积分有关)，此交换能有可能使相邻原子内d层末抵消的自旋磁矩同向排列起来。量子力学计算表明，当磁性物质内部相邻原子的电子交换积分为正时(A＞0)，相邻原子磁矩将同向平行排列，从而实现自发磁化。这就是铁磁性产生的原因。这种相邻原子的电子交换效应，其本质仍是静电力迫使电子自旋磁矩平行排列，作用的效果好像强磁场一样。外斯分子场就是这样得名的。理论计算证明，交换积分A不仅与电子运动状态的波函数有关，而且强烈地依赖子原子核之间的距离Rab (点阵常数)，如图5-13所示。由图可见，只有当原子核之间的距离Rab与参加交换作用的电子距核的距离(电子壳层半径)r之比大于3，交换积分才有可能为正。铁、钴、镍以及某些稀土元素满足自发磁化的条件。铬、锰的A是负值，不是铁磁性金属，但通过合金化作用，改变其点阵常数，使得Rab /r之比大于3，便可得到铁磁性合金。
综上所述，铁磁性产生的条件：①原子内部要有末填满的电子壳层；②及Rab／r之比大于3使交换积分A为正。前者指的是原子本征磁矩不为零；后者指的是要有一定的晶体结构。
根据自发磁化的过程和理论，可以解释许多铁磁特性。例如温度对铁磁性的影响。当温度升高时，原子间距加大，降低了交换作用，同时热运动不断破坏原子磁矩的规则取向，故自发磁化强度Ms下降。直到温度高于居里点，以致完全破坏了原子磁矩的规则取向，自发磁矩就不存在了，材料由铁磁性变为顺磁性。同样，可以解释磁晶各向异性、磁致伸缩

Answer 4

因为铁本身内部的特殊排列结构使得其具有磁性。