为何只有吸铁石，却没有吸铜石和吸铝石？铜和铝为何不能被磁化？
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大多数人最初领略到物理的魅力 ， 都是从吸铁石开始的 ， 从小我们便接触到了这种有趣的“石头” ， 学会了用这种“石头”来鉴别面前的金属是不是铁质的 ， 可是为什么这个世界上只有能够吸铁的“石头” ， 却没有能够吸铜和吸铝的石头呢？
吸铁石又称为磁铁 ， 但其实它既不是石头 ， 也不是纯粹的铁质物体 ， 一般的磁铁中还会含有很多其它物质 ， 在物理学上 ， 我们将磁铁称之为“永磁” ， 顾名思义就是一种在常温下永远能够表现出磁性的物质 。 永磁能够表现出磁性 ， 而其它未能表现出磁性的物质并不等于就没有磁性 ， 从本质上来讲 ， 世界上所有的物质在微观层面都是具有磁性的 ， 为什么这么说呢？这就要涉及到磁场的本质了 。 我们知道 ， 电磁同源 ， 所以要说磁 ， 就不能不说电 ， 而电子就是磁场产生的最初源头 。
世界上的所有物质 ， 铁也好、铜也罢 ， 都是由一个个原子所组成的 ， 而一个原子的结构大体可以分为两部分 ， 即原子核与核外电子 。
以铁原子为例 ， 在原子核外就有26个电子分层排布 ， 并围绕原子核运动 。 那么电子为什么要围绕原子核运动呢？因为在原子核之中有质子 ， 而质子带正电 ， 而核外电子是带负电的 ， 根据同性相斥、异性相吸的原理 ， 原子核外的电子便与原子核紧密地结合在了一起 ， 于是一个完整的原子就形成了 。
由于原子核内带正电的质子与原子核外带负电的电子数量相等 ， 相互抵消 ， 所以普通的原子都是不带电的 ， 而一旦因为某种原因 ， 少了或多了一个电子 ， 那么原子则会成为带电的离子 。 虽然普通的原子是不带电的 ， 但原子内的电子却实实在在拥有电荷 ， 有了电荷 ， 周围就一定会存在电场 。
【为何只有吸铁石，却没有吸铜石和吸铝石？铜和铝为何不能被磁化？】既然有了电场 ， 想要把磁场弄出来就很容易了 ， 只需要让带电的粒子动起来就可以了 ， 而事实上 ， 无论是电子还是原子核都没有一刻的停歇 ， 始终处于运动之中 。
电子存在着一种被称为“自旋”的运动 ， 而电子的高速自旋就必然会产生磁场 ， 这就是为什么我们说所有的物质在微观层面都是具有磁性的 。 有趣的是 ， 虽然在微观层面 ， 物质都具有磁性 ， 但是在宏观层面 ， 能够表现出磁性的物质却极为有限 ， 在自然界之中 ， 只有铁、钴和镍等少数几个金属物质具有天然磁性 。 为什么会这样呢？物质虽然都是由原子构成的 ， 但不同的物质 ， 原子的排布结构存在着极大的差异 。 我们可以这样理解 ， 大多数物质的原子排布方向都不是整齐而规则的 ， 所以原子的磁性则发生了相互抵消 ， 于是由有磁性的原子构成的物质则没有了磁性 。
一种物质要想具有天然磁性 ， 至少要满足两个条件 ， 一个是具有半满的外层电子层结构 ， 另一个则是具有磁场同方向排成一列的晶体结构 。
别看只有两个条件 ， 就足以将世界上大部分的物质筛除出去 ， 于是算下来只有上述的几种金属物质可以满足这两个条件了 。 那么为什么磁铁可以将铁吸起来呢？因为在正常情况下 ， 铁块内部的磁性区域是随机分布的 ， 所以磁场相互抵消 ， 不能直接对外显示出磁性 ， 而当磁铁靠近时 ， 出现了一个外加磁场 ， 在这个外加磁场的作用下 ， 铁块内部的磁性区域方向则趋于一致 ， 于是便对外显示出了磁性 ， 与磁铁吸附在了一起 。
铜之所以不能被磁化 ， 是因为铜原子的电子壳层是充满的 ， 当它受到外部磁场作用时 ， 会产生电子环流 ， 使得自身的磁性与外磁场方向相反 ， 从而表现出抗磁性 ， 所以铜也是一种典型的抗磁性物质 。
铝与铜不同 ， 由于铝原子之中存在着一个未成对的电子 ， 所以在外加磁场的作用下 ， 铝原子会顺着外加磁场线的方向排列 ， 从而表现出顺磁性 。 顺磁性物质本身也是一种非磁性物质 ， 但是其并非毫无磁性 ， 如果使用精密仪器进行测量的话 ， 就会发现在外加磁场的作用下 ， 铝会依磁场方向出现非常微弱的磁化 。 总结一下 ， 一种物质是否能够被某种神奇的“石头”吸起来 ， 关键就在于这种物质是否能够被磁化 ， 而一种物质能否被磁化 ， 取决于这种物质的微观结构 ， 这就是为什么世界上只有吸铁石 ， 而没有吸铜石和吸铝石了 。
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