Warum ziehen Magnete Eisen an?

Jedes Eisenatom besitzt 26 Elektronen, die sich wie kleine Kreisel drehen, während sie den Nukleus umkreisen. Genau so, wie sich die Erde um die Sonne bewegt. Diese Drehbewegung löst ein magnetisches Moment aus, wodurch sich elektrische Ladungen wie Magnete verhalten. Doch die meisten Eisenelektronen sind paarweise angeordnet, wodurch ihre magnetisierende Wirkung verloren geht.

^{Bildquelle: www.pixelio.de (© Klaus Bouda / PIXELIO)}

Vier der Elektronen eines Eisenatoms haben jedoch keinen Partner und verleihen daher den Atomen insgesamt eine Wirkung. Aber es gibt viele weitere Elemente, die in ihren Atomen ungepaarte Elektronen haben - so auch Aluminium und Kupfer. Selbst bei Sauerstoffatomen gibt es ungepaarte Elektronen mit dem Effekt, dass auch Sauerstoffatome von einem Magneten angezogen werden. Wird z.B. flüssiger Sauerstoff über einen starken Magneten gegossen, so bleibt ein Teil daran haften.

Diese Art von Magnetismus, der von ungepaarten Elektronen herrührt, ist in seiner Wirkung jedoch relativ schwach: Sie entspricht nur etwa einem Millionstel der Anziehungskraft, die ein herkömmlicher Magnet beispielsweise auf Eisen ausübt.

Der wesentlich stärkere Magnetismus, der von einem Stück Eisen ausgeht, wird als Ferromagnetismus bezeichnt. Er rüht daher, dass die kleinen Eisenatommagnete nicht in alle möglichen Richtungen zeigen, sondern in Reih und Glied stehen: Die Nordpole zeigen in die eine, die Südpole in die andere Richtung. Und weil die Eisenatome alle gleichgroß und gleichgeformt sind, bleiben sie in dieser Ordnung und schwingen nicht zurück.

Es gibt nur drei Elemente, deren Atome sich aufgrund ihrer Form und Größe in Reih und Glied aufstellen lassen und in dieser Haltung auf verharren: Eisen, Kobalt und Nickel. Darum werden diese drei Metalle auch die drei ferromagnetischen Elemente genannt, wobei Eisen das am stärksten magnetische ist.