Μαγνητικές ιδιότητες

Τα ηλεκτρόνια των ιόντων των ορυκτών, επειδή περιστρέφονται περί τον άξονά τους παράλληλα με την κίνησή τους επί τροχιών εντός ηλεκτρικού πεδίου, έχουν μαγνητικές στιγμές (magnetic moments). Ο μαγνητισμός ενός ορυκτού αποτελεί ατομική ιδιότητα η οποία εξαρτάται κυρίως από τον τύπο περιστροφής των ηλεκτρονίων περί τον άξονά τους (spin). Όταν οι περιστροφές δύο ηλεκτρονίων είναι αντίθετες, η καθαρή μαγνητική στιγμή είναι μηδενική αφού υπάρχει αλληλοαναίρεση των περιστροφών. Αντίθετα, όταν οι περιστροφές είναι παράλληλες οι μαγνητικές στιγμές προστίθενται. Τα ορυκτά όταν βρεθούν σε ένα μαγνητικό πεδίο επηρεάζονται κατά διαφορετικό βαθμό, που εκφράζεται με τη καλούμενη μαγνητική επιδεκτικότητα αυτών, και με βάση αυτήν διακρίνονται σε:
Διαμαγνητικά
Διαμαγνητικά είναι τα ορυκτά οι κρύσταλλοι των οποίων περιέχουν χημικά στοιχεία, που τα ηλεκτρόνιά τους έχουν περιστροφές (spins) αντίθετες (ισορροπημένες). Εμφανίζονται με μικρή ή μηδενική μαγνητική ευαισθησία και απωθούνται ελαφρά από μαγνητικό πεδίο.

Διαμαγνητικά σώματα είναι ο ασβεστίτης, το ορυκτό άλας ή αλίτης NaCl, o χαλαζίας SiO2, o αλβίτης NaAlSi3O8, η γύψος CaSO4·2H2O, ο απατίτης Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), τα μέταλλα Au, Ag, Bi καθώς επίσης τα ορυκτά που οι κρύσταλλοί τους σχηματίζονται με δυνάμεις ομοιοπολικού δεσμού ή έχουν ιόντα με διαμόρφωση ίδια με εκείνη που έχουν τα ευγενή αέρια.
 
Παραμαγνητικά
Παραμαγνητικά είναι τα ορυκτά οι κρύσταλλοι των οποίων περιέχουν ιόντα που χαρακτηρίζονται από παράλληλη ταξινόμηση ηλεκτρονικών περιστροφών (spins). Η δομή των ορυκτών αυτών χαρακτηρίζεται από τυχαία διευθέτηση των μαγνητικών διπόλων. Εχουν μικρή μαγνητική επιδεκτικότητα και έλκονται ελαφρά από μαγνητικό πεδίο.

Ως παραδείγματα παραμαγνητικών ορυκτών αναφέρονται ο αυγίτης (πυρόξενος) (Ca,Na)(Mg,Fe,Al)(Al,Si)2O6, ο ολιβίνης (Fe,Mg)2SiO4, ο βιοτίτης K(Mg,Fe)3(OH)2AlSi3O10.

Μεγάλη σημασία στο μαγνητισμό των ορυκτών έχει η παρουσία στη σύστασή τους ορισμένων μεταβατικών στοιχείων όπως Fe, Mn, Cr και Ti και σε λιγότερο βαθμό V, Ni, Co και Cu, τα οποία, λόγω της ηλεκτρονικής τους διαμόρφωσης, είναι από τα πιο μαγνητικά.

Τα περισσότερα μαγνητικά υλικά που κυκλοφορούν στο εμπόριο είναι παραμαγνητικά τα οποία έχουν υποβληθεί σε ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Τμήμα των μαγνητικών διπόλων ευθυγραμμίζεται με το μαγνητικό πεδίο και έτσι καθίστανται μαγνητικά. Μετά, όμως, την απομάκρυνση του μαγνητικού πεδίου χάνουν τον μαγνητισμό τους.
 
Σιδηρομαγνητικά
Σε αντίθεση με τα παραμαγνητικά, τα σιδηρομαγνητικά ορυκτά μαγνητίζονται έντονα όταν βρεθούν σε μαγνητικό πεδίο αλλά διατηρούν το μαγνητισμό τους και μετά την απομάκρυνσή του πεδίου. Με θέρμανση πάνω από τη θερμοκρασία Curie, την κρίσιμη θερμοκρασία μετατροπής ενός σιδηρομαγνητικού υλικού σε παραμαγνητικό, τα σιδηρομαγνητικά υλικά χάνουν το μόνιμο μαγνητισμό τους και μεταπίπτουν σε παραμαγνητικά.  Η θερμοκρασία Curie για το μεταλλικό σίδηρο είναι 770 οC και για το μαγνητίτη 580 οC.

Τα φυσικά σιδηρομαγνητικά σώματα είναι λίγα όπως ο μαγνητίτης, ο μαγνητοπυρίτης και ο μαγκεμίτης, ένα πολύμορφο του αιματίτη (γ-Fe2O3). Οι κοινοί μαγνήτες δεν είναι φυσικοί. Είναι κράματα τα οποία έχουν υποβληθεί σε ισχυρό μαγνητικό πεδίο.

Τα σιδηρομαγνητικά ορυκτά διακρίνονται στην πραγματικότητα σε δύο ομάδες, τα σιδηρο(Fe2+)μαγνητικά και τα σιδηρο(Fe3+)μαγνητικά με βάση τον παράλληλο ή αντιπαράλληλο ευθυγραμμισμένο προσανατολισμό των μαγνητικών διπόλων.

Οι μαγνητικές ιδιότητες των ορυκτών έχουν μεγάλη σημασία όχι μόνο για την μακροσκοπική αναγνώριση αυτών αλλά και για το διαχωρισμό από μείγμα, των διαμαγνητικών και παραμαγνητικών, όπως επίσης και των παραμαγνητικών ορυκτών μεταξύ τους με τη βοήθεια ειδικών μαγνητικών συσκευών (μαγνητικοί διαχωριστές). Ο μαγνητισμός των σιδηρομαγνητικών ορυκτών συστατικών των πετρωμάτων επιτρέπει τη μελέτη του γήινου μαγνητικού πεδίου παλαιότερων εποχών γνωστού ως παλαιομαγνητισμού.