Clasificación magnética de los materiales

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Clasificación magnética de los materiales

Uno de los conceptos básicos que se debe entender cuando se habla de magnetismo es el de campo magnético “H”. La generación de éste en un determinado volumen de espacio provoca un cambio en la energía de dicho volumen, lo que provoca un gradiente de energía (o una fuerza) que puede ser detectado de varias formas, entre ellas por la reorientación de los espines de los electrones en cierto tipo de átomos (aquéllos capaces de magnetizarse).

El ejemplo más común del efecto que un campo magnético tiene sobre un dipolo magnético es el giro que éste provoca en la aguja de una brújula. Un campo magnético puede ser generado artificialmente de dos maneras:

a) Por el flujo de una corriente eléctrica en un alambre conductor

b) Por un imán permanente (el giro de los espines de los electrones en los orbitales atómicos provoca magnetización “M” dentro del material y un campo magnético fuera de él).

El comportamiento que cualquier material presenta cuando es sometido a la presencia de un campo magnético puede ser clasificado, de acuerdo al comportamiento de los espines de los electrones en los orbitales atómicos del mismo, como:

1. Materiales paramagnéticos 

Los materiales clasificados como paramagnéticos contienen átomos con momentos magnéticos netos, es decir, con electrones desapareados. En este caso, antes de aplicar el campo, los momentos se encuentran orientados al azar y se cancelan unos a otros, por lo que la magnetización del material es cero. Cuando se aplica un campo magnético externo, los espines de los electrones tienden a orientarse en la misma dirección del campo aplicado, pero el movimiento térmico de los átomos se opone a esta tendencia, impidiendo la alineación perfecta. Una vez que se retira el campo los espines de los electrones vuelven a su estado inicial. Algunos materiales que presentan este tipo de comportamiento son el oxígeno líquido y gaseoso, el sodio atómico en estado gaseoso, el hidrógeno atómico, metales como el platino y el aluminio, algunas sales como cloruros, sulfatos y carbonatos de manganeso, cromo, fierro y cobre.

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1. Materiales diamagnéticos

Los electrones presentes en los materiales diamagnéticos están completamente apareados, por lo tanto no poseen momentos magnéticos netos, cuando sus electrones son sometidos a la presencia de un campo magnético su magnetización se opone a la dirección del campo aplicado y cuando se retira vuelven a su estado inicial. Algunos ejemplos de materiales diamagnéticos son: el cobre, la plata, el berilio, la mayoría de las moléculas orgánicas y muchos polímeros.

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1. Materiales ferromagnéticos

El fenómeno denominado ferromagnetismo es el más interesante y conocido de los fenómenos magnéticos. El proceso de magnetización ocurre con la alineación paralela de los dominios en presencia de un campo magnético. Debido a la tendencia que presentan los espines de los electrones en los átomos de los materiales ferromagnéticos a mantenerse alineados dentro de los dominios, ocurre que cuando se retira el campo los dominios permanecen alineados conservando la magnetización. Este fenómeno es el que rige el comportamiento de los imanes permanentes, también conocidos como “imanes duros”. Existen relativamente pocos elementos en la tabla periódica que presentan este tipo de comportamiento y son: el fierro, el cobalto, el níquel y algunas tierras raras.

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