アルミはなぜ磁石にくっつかないのか？

鉄は磁石にくっつきますが、アルミはくっつきません。同じ金属なのになぜ違うのでしょうか。

図１鉄の磁化過程

まず、鉄が磁石にくっつくことについて説明します。ただし、別のところ「鉄はなぜ磁石にくっつくのか？」に記載していますのでここでは簡単な説明とします。鉄自体は磁石ではありません。鉄の中には無数の磁区と呼ばれるものがあります。磁区は磁石の基になる磁気モーメントが揃った部分ですが、隣り合った磁区同士で磁気モーメントを打ち消しあっています。その結果、外部には磁性が生じません。図１に鉄の磁区構造の模式図を示します。棒磁石を近づけると、その磁場の方向の磁区領域が増加し磁石となります。これを鉄が磁化されたと言います。そのため、磁石（棒磁石）と磁石（磁化された鉄）なのでくっつくことになります。

ところで、アルミは鉄と異なり磁区構造にはなりません。個々の原子の磁気モーメントは熱ゆらぎのために絶え間なくいろいろな向きに変わります（図２）。そのため、アルミ全体で見たときは磁化は平均としてゼロとなり、磁石にくっつきません。

図２アルミの磁気モーメント

磁場が加わると、各原子の磁気モーメントを磁場の方向に揃えようとする力が働きます。この磁場による配向という作用と、熱ゆらぎによる配向を妨げようとする作用が競合し、その結果、磁気モーメントは全体として磁場の方向に少し偏った向きをとるようになります。これにより、アルミは磁場方向に僅かながら磁化されることになります。
アルミのように外部磁場が無いときには磁化を持たず、磁場を印加するとその方向に弱く磁化する性質のものを常磁性と言います。この常磁性体の磁化の大きさは、強磁性体（鉄、コバルト、ニッケルなど）の数万分の一とか数千万分の一程度と言われています。常磁性体には、酸素、ナトリウム、白金など沢山のものがあります。なお、銅は磁石にはくっつきませんが、常磁性体ではなく反磁性体（外部磁界と反対方向に磁化され、僅かですが磁石に反発します）になります。炭素、銀、水なども反磁性体です。
鉄は強磁性体ですが、約750℃になると常磁性体になります。強磁性体が常磁性体になる温度をキュリー温度と言います。キュリー温度以上では、熱ゆらぎのほうが外部磁場による配向作用よりも強いため、原子の磁気モーメントの向きは乱雑になり磁区が消滅してしまうのです。

ここでは「（磁石に）くっつく」という言葉を使っています。離れたところから引っ張られてきて磁石に付き、離そうとする力を加える（磁場をなくす）と元のように離れるという動作を表すのに「くっつく」という言葉がふさわしいと思われます。英語ではattractという言葉が使われます。その名詞形はアトラクションですが、魅力、人を引きつけるもの、呼び物、引力などの意味です。