안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
금속마다 자석에 붙는 정도가 다른 이유는 금속을 구성하는 원자 내부 전자의 스핀과 원자들이 무리 지어 형성하는 자구의 구조 차이 때문입니다.
원자핵 주변을 도는 전자들은 스스로 회전하는 스핀이라는 운동을 합니다. 이 스핀 때문에 각 전자는 아주 작은 미세 자석처럼 행동합니다. 대부분의 금속은 전자가 짝을 이뤄 자성이 상쇄되지만, 철, 니켈, 코발트 같은 강자성체는 짝 없는 홀전자가 존재합니다. 이 홀전자들이 같은 방향으로 무리를 이룬 것을 자구라고 하는데, 외부 자석이 다가오면 자구들이 일렬로 정렬하면서 강하게 달라붙게 됩니다.
반면 구리나 알루미늄은 자구가 없거나 전자가 모두 짝을 이뤄 자성이 상쇄되므로 자석에 붙지 않습니다. 한편, 같은 철이라도 합금 비율에 따라 자성이 달라집니다. 예컨대 스테인리스강에 니켈을 첨가하면 원자 배열이 바뀌면서 자구가 만들어지지 않아 자석에 붙지 않게 됩니다.
결국 홀전자 유무와 자구 형성 여부, 결정 구조의 차이가 자석에 붙는 정도를 결정합니다.