Welche magnetische Wirkung hat Holz

KleinesJ · Anmeldungsdatum: 08.10.2012 Beiträge: 3

Meine Frage:
Um es vorab zu sagen, mein physikalisches/chemisches Verständnis ist nur sehr sehr schwach ausgeprägt :-/ Die Schule ist wenige Jahre her, aber Physik wurde aufgrund "herausragender Erfolge" frühzeitig abgewählt.Nun versuche ich mir gerade zu erklären, wie sich Holzwerkstoffe gegenüber Permanentmagneten verhalten.
Zunächst müsste ich wissen ob ich richtig in der Annahme bin, dass Holz nur diamagnetisch ist und nicht paramagnetisch?
Falls dass der Fall sein sollte, würde mich interessieren, aus welchen Grund Holzwerkstoffe eben diamagnetisch sind?
Was geschieht dort anders als in einem ferromagnetischen Stahl?

Meine Ideen:
Ich hatte mal gelesen, dass die Elementarteilchen im Holz "ortsfest" gebunden sind und sich daher nicht ausrichten können - also folglich auch kein magnetisches Feld entsteht?
Das hat für mich Sinn gemacht, da die Elementarteilchen im Eisen sich ja in eine Richtung ausrichten können,wenn ein Permanentmagnet in die Nähe kommt. So wird es ja dann magnetisiert. Könnten sich die Elementarteilchen im Holzwerkstoff nicht ausrichten, könnte auch kein Magnetfeld entstehen.
Ich habe ebenfalls gelesen, dass die Magnetkräfte der Elementarteilchen bei Holz garnicht vorhanden sind.
Könnte mir jemand erklären woran das liegt?
Liegt es an den unterschiedlichen "Strukturen der Stoffe?"
Vielleicht ist das eigentlich sehr offensichtlich,
aber für mich ist es auf physikalischer Ebene sehr sehr schwierig.
Ich werde in einer Präsentation kurz am Rande sagen, dass Holzwerkstoffe nicht magnetisch sind (zumindest in dem Sinne, dass die Zuhörer mit Magnetismus lediglich den Ferromagnetismus verstehen)
Für mich selber habe ich den Anspruch ein bisschen mehr Hintergrundwissen zu haben.
Da ich die Frage hier an Physikexperten stelle, bitte ich darum zu beachten, dass ich nicht mit allem Fachvokabular vertraut bin ;-)
Besten Dank vorab

Uriezzo · Anmeldungsdatum: 15.09.2011 Beiträge: 281 Wohnort: Großostheim

Die magnetischen Eigenschaften der Stoffe, die Du angesprochen hast, gehen alle auf das Konto der Elektronen, die in den Atomen, Ionen. Molekülen dort gebunden sind:
Elektronen haben einen Spin (und je nach ihrem Bindungszustand auch einen Bahndrehmoment), was letztlich bedingt, dass diese Teilchen einen magnetischen Moment besitzen. Einfach ausgedrückt, sie verhalten sich wie winzige Magnetchen (Elementarmagnete).

Nun treten Elektronen aber in der Regel in Paaren auf, mit jeweils entgegengesetztem Spin. Das heißt, in der Summe addieren sich ihre magnetischen Momente zu null. Genau das ist bei diamagnetischen Materialien der Fall, wozu auch Holz gehört.
Auch diamagnetische Materialien zeigen im Magnetfeld magnetische Eigenschaften, da sich ein magnetisches Moment induzieren lässt. Diese Eigenschaften sind aber sehr schwach.

Dann gibt es Materialien, in denen nicht alle Spins gepaart sind, sondern ungepaarte Elektronen auftreten. Diese Elektronen verursachen einen magnetischen Moment, selbst ohne äußeres Magnetfeld. Allerdings sind die Spins der Elektronen nicht ausgerichtet, so dass sich auch hier in Summe ein magnetischer Moment von null ergibt. Legt man ein Magnetfeld an, so richten sich allerdings einige Momente aus. Das Material verhält sich paramagnetisch. Aber auch der Magentismus dieser Materialien ist relativ schwach.

Ganz anders liegen die Dinge bei ferromagnetischen Materialien: Hier spielen zwar auch ungepaarte Spins die Hauptrolle, aber anders als beim Paramagnetismus sind diese automatisch ausgerichtet, selbst ganz ohne äußeres magnetisches Feld. Grund dafür ist die Austauschwechselwirkung.
Sie bewirkt, dass es energetisch am günstigsten für benachbarte Spins ist, sich parallel auszurichten.
Nun ist aber Eisen beispielsweise zunächst nicht magnetisch aus makroskopischer Sicht. Das liegt daran, dass die ausgerichteten Spins sich in mikroskopische Bezirken jeweils unterschiedlich ausrichten. Legt man ein äußeres magnetisches Feld an, so wachsen die Bezirke, in denen die Spins der Elektronen im Bezug auf das äußere Feld energetisch günstig ausgerichtet sind auf Kosten der anderen Bezirke: Eisen wird magnetisiert und behält diese Magnetisierung auch bei, wenn kein Feld mehr anliegt.

KleinesJ · Anmeldungsdatum: 08.10.2012 Beiträge: 3

Vielen herzlichen Dank für Ihre schnelle und ausführliche Antwort. Ich denke, dass ich langsam etwas mehr dahinter steige. Ich versuche es mal zusammen zu fassen:
Die Elektronen wirken auf Grund Ihres Spins wie ein kleiner Magnet.
Sie treten in der Regel in Paaren auf, wobei sie dabei einen entgegengesetzen Spin haben und dadurch Ihre magetische Wirkung sich zu Null addiert. So gechieht es in Holzwerkstoffen die man dann als diamagnetisch bezeichnet.
Soweit dazu. Bei einem ferromagnetischen Stoff wie z.B. einem Stahl sind nicht alle Elektronen gepaart.
I
Warum sind nicht alle Elektronen gepaart. Sind überhaupt irgendwelche Elektronen gepaart?Hat das mit der Gitterstruktur des Metalls zu tun?
II
Die Austauschwechselwirkung habe ich noch nicht ganz genau verstanden:
Nun sind z.B. im Eisen die ungepaarten Elektronen und weil es energetisch günstig ist, richten diese sich mit Ihrem Nachbarn in eine gemeinsame Richtung aus. Die Bereiche in denen sich alle gleich ausrichten ,das sind dann die Weißschen Bezirke? Und wenn jetzt ein Permanentmagnet in die Nähe kommt, dann richten sich alle Elektronen in diese Richtung aus?

KleinesJ · Anmeldungsdatum: 08.10.2012 Beiträge: 3