飞龙在天9783
在所有的八十种金属元素中，有四种金属在室温下具有铁磁性（磁性），它们分别是铁、钴、镍、钆（gá）；此外，在超低温下，有五种金属是铁磁性的，它们分别是铽、镝、钬、铒和铥。
因此，并不是只有铁钴镍三种元素具有磁性，那为什么我们都认为只有铁钴镍三种元素具有磁性呢？
居里温度：掌控磁性材料磁性有无的临界温度
居里温度（Curie temperature，Tc），又称磁性转变点，是指磁性材料中自发磁化强度降到零时的温度，是铁磁性或亚铁磁性物质转变成顺磁性物质的临界点。
温度低于居里温度时，磁性材料有磁性，但一旦温度高于该物质的居里温度，该物质的磁性就会消失，成为顺磁性物质，不具有磁性。
不同磁性材料的居里温度不同，如铁的居里温度为786℃、钴的居里温度为1070℃、镍的居里温度为376℃、钆的居里温度为20℃。
由上可知：钆虽然也可以有磁性，但当温度高于20℃时，磁性就会消失。在地球上，20℃是很常见的温度，甚至算是低温，因此要想保持钆的磁性需要对其严加看护，不然一不小心磁性就会消失，变成一块毫无吸引力的“废铜烂铁”。
此外，作为一种稀土材料，钆在地壳中的含量仅为0.000636％，储量少、开采难度大，注定其难以为众人所知，因此钆很少被列为磁性物质。
虽然在铁磁性材料中难以大放异彩，但在某些特殊领域，钆被寄于重任。
- 钆有最高的热中子俘获面，可用作核反应堆的控制棒和中子吸收棒。
- 由于一种材料在受到磁场作用成为磁性组织时放热，磁性消失是又会吸热，利用这一性质，用钆盐经磁化制冷可获得接近绝对零度的超低温。
世间金属八十种，为何偏偏只有铁钴镍钆之原子核外要有未成对的电子
1907年，法国科学家外斯提出了铁磁性假说，较为系统地解释了铁磁现象出现的本质原因和规律，假说大致可分为两点：
铁磁物质内部存在很强的“分子场”，在“分子场”的作用下，原子磁矩趋于同向平行排列，即自发磁化至饱和，称为自发磁化；
铁磁体自发磁化分成若干个小区域，这些自发磁化至饱和的小区域被称为磁畴，由于各个磁畴的磁场方向各不相同，其磁性彼此相互抵消，所以物体对外不显磁性。
从微观上来讲磁性出现的原因就是：
物质由原子组成，原子由原子核和核外电子组成，原子核中又有质子和中子。核外电子每时每刻都在自旋和“公转”，这两种旋转都会产生磁场，但由于公转产生的磁场紊乱无序，彼此相互抵消。
因此铁磁性物质自发磁化的根源是原子磁矩，而在原子磁矩中起主要作用的又是电子自旋磁矩。
由洪特规则和泡利不相容原理可知：电子总是尽可能以成对、自旋方向相反的方式排列并在核外运动。
自旋方向相反的两个电子产生的磁场可以相互抵消，因此要想产生电子自旋磁矩，在原子的最外层电子中就要有未成对的电子，并且未成对电子越多，电子自旋磁矩越大。
例如：铁有四个未成对电子，钴有三个未成对电子，镍有两个未成对电子。理论上，铁的最大磁矩为4μB，钴的最大磁矩为3μB，镍的最大磁矩为2μB（未成对电子自旋方向相同时有理论最大磁矩）。
按照上述理论，有五个未成对电子的锰，理论最大磁矩为5μB，其磁性应该比铁钴镍的大，但实际上，锰并没有磁性。
由此可见，原子外层有未成对电子并不能保证物质具有铁磁性。
世间金属八十种，为何偏偏只有铁钴镍钆之相邻原子间距与未填满的内电子层的半径之比大于3
大量的金属原子排列组合形成金属晶体，在形成晶体时，原子之间相互键合，形成不同类型的晶体，如面心立方、体心立方等。
根据键合理论可知，金属原子相互接近形成金属键时，电子云要相互重叠。
对于过渡族金属，原子的3d态与4s态能量相差不大（实际上3d＞4s），它们的电子云的重叠，引起s、d状态电子的再分配。这种作用会释放能量——交换能Eex(与交换积分有关)，交换能可以使相邻原子内3d层未抵消的自旋磁矩同向排列起来，形成一个个磁畴。
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A为正时(A>0)，一小片区域内的相邻原子的磁矩将同向平行排列，从而实现自发磁化，形成磁畴。
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，而且与原子核之间的距离Rab(点阵常数)和参加交换作用的电子核距核的距离r有关。
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(未填满的内电子壳层半径)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的Rab/r>3，满足自发磁化的条件，于是可形成磁畴，当通以强磁场对这些物质进行磁化过后，它们将会具有磁性。
铬、锰的A是负值，不满足自发磁化的条件，但通过合金化作用，改变其点阵常数，使得Rab/r之比大于3，也可得到铁磁性合金。
为什么高温可使磁性组织消磁？
当温度升高时，原子间距加大，降低了电子间的交换作用，同时热运动不断破坏原子磁矩的规则取向，直到温度高于居里温度，以致完全破坏了原子磁矩的规则取向，磁畴消失，磁性消失。
综上所述：一种元素要想拥有磁性，要同时满足两个条件：①原子核外有未成对电子，使得原子有电子自旋磁矩；②原子核之间的距离Rab与参加交换作用的电子距核的距离(未填满的内电子壳层半径)r之比大于3，使电子自旋磁矩同向排列，形成磁畴，自发磁化。
要同时满足这两种苛刻条件，肯定不会这么容易，因此在八十种金属中，只有铁钴镍钆等少数几种金属才有磁性。
如果仅仅从原子层面考虑，那么元素周期表中的大部分元素，除了惰性气体氦氖氩氪氙氡之外，所有原子都因存在电子自旋磁矩而具有磁性。
但如果大量原子排列组合形成“宏观可见”的物体，比如金属晶体、原子晶体等，由于大多数原子不能自发磁化，形成不了一个个磁畴，原子的微型磁场相互抵消，使得物体不显磁性。
而如果将具有特殊性质的不同元素组合在一起，采用特殊工艺流程，可以“激发”出原子本来的磁性，使物体显磁性。比如铷铁硼磁铁，就是将铷、铁、硼按照一定比例混合，采取特定工艺流程制造出来的具有强磁性的永磁体材料。
工艺流程：配料 → 熔炼制锭/甩带→ 制粉 → 压型 → 烧结回火 → 磁性检测 → 磨加工 → 销切加工 → 电镀 → 成品。
其中配料是基础，烧结回火是关键。
零下二百七十三度
在元素周期表中，铁、钴、镍、铜是挨着的，铁是八族元素，钴是九族元素，镍是十族元素，铜是十一族元素。
铁的原子序数是26，电子结构是[Ar]3d^64s^2，其中3d电子未填充满，同时3d电子是传导电子，换句话说3d电子并不隶属于某个原子核，而是被全部原子核所共享的。
钴的原子序数是27，电子结构是[Ar]3d^74s^2，镍的原子序数是28，电子结构是[Ar]3d^84s^2。铁、钴、镍的原子结构是类似的，3d电子都没有填充满，这意味着未填充满的3d电子有可能是铁、钴、镍具有铁磁性的原因。
实验发现铁、钴、镍平均到每个原子身上的磁矩不是整数，这说明用局域电子的磁矩无法解释铁、钴、镍的铁磁性，我们必须把铁、钴、镍的3d电子考虑为巡游电子。
铜的原子序数是29，电子结构是[Ar]3d^104s^1。和铁、钴、镍不同，铜原子的3d电子是填充满的，对磁矩的贡献正好抵消，我们只需要考虑4s电子（铜的4s电子是巡游电子）。
为了解释巡游电子的磁性，斯通纳发展出了巡游电子磁性理论。我们首先从哈伯德模型出发：
上式中的t项表示电子在晶格中的运动，对应电子的动能项。假设没有电子的相互作用（U项，相同格点有1个自旋向上和1个自旋向下的电子的时候，会有一个能量的增加），对应“自由电子”的色散关系ε(k)。
ε(k)对自旋向上和自旋向下是“对称”的，换句话说巡游电子的一半会占据自旋向上的态，另一半将占据自旋向下的态，对外不显示出磁性。铜对应的就是这种情况，对于铜来说U项很小，因此铜不具有铁磁性。
考虑U项后，自旋向上的电子数目和自旋向下电子数目可能不同，造成U项的减少，同时T项会增加，如果“U项的减少”比“T项的增加”多时，自旋向上和自旋向下电子数目的不均衡就会自发地发生。
这对应著名的斯通纳判据，UD(Ef)>1。
D(Ef)表示费米面处的态密度，“T项的增加”是：
这里D(Ef)δε对应自旋向下电子数目的减少，这部分电子构成了自旋向上电子数目的增加，由于泡利不相容原理，它们只能占据高于费米面的状态，对应能量的增加是D(Ef)δε^2。
对铁、钴、镍来说，恰好满足UD(Ef)>1，巡游电子中自旋向上电子数不同于自旋向下电子数的状态更稳定，因此具有铁磁性。
在不同维度下，电子的态密度是不一样的，某些材料在3维时不满足斯通纳判据，但被限制在2维时，由于态密度D(Ef)的增加而满足斯通纳判据，从而具有铁磁性。基于这个考虑，有些科学家推测Pd或V的单原子层会具有铁磁性。
鑫蕊
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。我们就说磁铁有磁性了。
躺在沙发上喝白水
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。我们就说磁铁有磁性了。
量子旅行者
（1）物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性，具有磁性的物体叫做磁体．
（2）磁体上磁性最强的部分叫做磁极，每个磁体都有两个磁极；磁极间的相互作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．
（3）磁体周围存在一种特殊物质，叫做磁场，磁极间的相互作用和磁化都是通过磁场发生的．磁场的基本性质是它对放入其中的磁体产生磁力的作用；放在磁场中的某一点的小磁针静止时，北极所指的方向就是该点的磁场方向．
（4）用磁感线可以形象地描述磁场；磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出来，回到磁体的南极．磁场越强的地方，磁感线分布越密．
（5）地球周围的磁场叫地磁场，地磁两极跟地理两极并不重合，地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近．水平放置磁针的指向跟地理子午线之间的交角叫磁偏角，它是我国宋代学者沈括最先发现的．
客家胖丁
目前发现内部具有磁畴的只有铁、钴、镍,三种金属极其化合物和合金。
其他任何物质根本没有磁筹,连软磁体都不是,无论是软磁体还是硬磁体都是铁、钴、镍,三种金属极其化合物和合金,软硬区别仅仅是磁滞回能力强弱决定的,本身都是导磁物质，
其他的什么塑料,铜,金,银全都不是导磁物质,磁导率和真空磁导率接近，原因就在于内部是否有磁筹,如果其他金属能通过某种途径产生大量磁筹,当然也就成了磁体。
娱乐小宁
因为铁的次外层编制差4个电子，而外层仅有2个电子，使得鉄原子对周边外层电子产生相吸，这样铁原子外层电子就会产生一个次平衡，即磁畴位置。由于电子也具有质量，即电子也有惯性，这种惯性就会维持次平衡，就会维持磁畴位置的稳定。所以当铁受到外界磁性影响，就会产生磁畴，就会产生磁性。钴、镍同样受到编制不全，只是现象比铁相对差一些，所以也会产生磁性。
铜因为次外层满足18个电子的编制要求，所以不产生次平衡，即不产生磁畴。
锰，由于次外层电子+外层电子+相邻（一个原子）外层电子，都满足不了18个电子的编制要求。这就使得锰原子产生两个大小相等的次平衡，但方向相反，所以抵消便没有磁畴产生的磁性现象。
另外引力大小与距离平方成正比使得：少于四个周期的电子层，由于外层电子离原子核太近，无法受相邻原子核编制的影响。同样多余四个周期的电子层，又由于离原子核太远，也无法受相邻原子核编制影响。所以只有四个周期的铁、等金属，因为平方距离关系，才会产生磁性。
兽兽热播
（1）物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性，具有磁性的物体叫做磁体．
（2）磁体上磁性最强的部分叫做磁极，每个磁体都有两个磁极；磁极间的相互作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．
（3）磁体周围存在一种特殊物质，叫做磁场，磁极间的相互作用和磁化都是通过磁场发生的．磁场的基本性质是它对放入其中的磁体产生磁力的作用；放在磁场中的某一点的小磁针静止时，北极所指的方向就是该点的磁场方向．
（4）用磁感线可以形象地描述磁场；磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出来，回到磁体的南极．磁场越强的地方，磁感线分布越密．
（5）地球周围的磁场叫地磁场，地磁两极跟地理两极并不重合，地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近．水平放置磁针的指向跟地理子午线之间的交角叫磁偏角，它是我国宋代学者沈括最先发现的．
人生百味有你就够
目前发现内部具有磁畴的只有铁、钴、镍,三种金属极其化合物和合金。
其他任何物质根本没有磁筹,连软磁体都不是,无论是软磁体还是硬磁体都是铁、钴、镍,三种金属极其化合物和合金,软硬区别仅仅是磁滞回能力强弱决定的,本身都是导磁物质，
其他的什么塑料,铜,金,银全都不是导磁物质,磁导率和真空磁导率接近，原因就在于内部是否有磁筹,如果其他金属能通过某种途径产生大量磁筹,当然也就成了磁体。
磁筹是什么? 磁筹是相当于物体内部某些区域形成的小磁针,而且可以自由转动方向,为什么会有这种东西存在,可能和铁、钴、镍形成的特殊晶体结构有关,其他金属无法形成这样的小磁针,弱导磁(没有不导磁的东西,就连空气导磁率都和铜差不多)
随心随性而流
因为它们内部电子在很小的范围内会自发排列起来，形成磁化区叫磁畴，而铁磁类物质磁化后其内部的磁畴会整齐的且方向一致的排列起来，使磁性加强就形成磁铁了，其他的都不能。所以只有铁，钴，镍会有磁性。
