Paramagnetismo: causas, materiais paramagnéticos, exemplos

O paramagnetismo é uma forma de magnetismo que certos materiais são fracamente atraídas por um campo magnético externo e formar campos magnéticos internas induzidas na direcção do campo magnético aplicado.

Ao contrário do que muitas pessoas pensam, as propriedades magnéticas não são reduzidas apenas a substâncias ferromagnéticas. Todas as substâncias têm propriedades magnéticas, mesmo de maneira mais fraca. Essas substâncias são chamadas paramagnéticas e diamagnéticas.

Paramagnetismo: causas, materiais paramagnéticos, exemplos 1

Dessa maneira, dois tipos de substâncias podem ser distinguidos: paramagnético e diamagnético. Na presença de um campo magnético, os paramagnéticos são atraídos para a área onde a intensidade do campo é maior. Em contraste, os diamagnéticos são atraídos para a região do campo onde a intensidade é menor.

Quando na presença de campos magnéticos, os materiais paramagnéticos experimentam o mesmo tipo de atração e repulsão que os ímãs experimentam. No entanto, quando o campo magnético desaparece, a entropia termina o alinhamento magnético que foi induzido.

Paramagnetismo: causas, materiais paramagnéticos, exemplos 2

Em outras palavras, os materiais paramagnéticos são atraídos para os campos magnéticos, embora não sejam permanentemente transformados em materiais magnetizados. Alguns exemplos de substâncias paramagnéticas são: ar, magnésio, platina, alumínio, titânio, tungstênio e lítio, entre outros.

Causas

O paramagnetismo se deve ao fato de que certos materiais são compostos de átomos e moléculas que possuem momentos magnéticos permanentes (ou dipolos), mesmo quando não estão na presença de um campo magnético.

Momentos magnéticos são causados ​​pelos giros dos elétrons desaparecidos de metais e outros materiais que possuem propriedades paramagnéticas.

No paramagnetismo puro, os dipolos não interagem entre si, mas são orientados aleatoriamente na ausência de um campo magnético externo como resultado da agitação térmica. Isso gera um momento magnético nulo.

No entanto, quando um campo magnético é aplicado, os dipolos tendem a se alinhar com o campo aplicado, resultando em um momento magnético líquido na direção desse campo e que é adicionado ao campo externo.

Paramagnetismo: causas, materiais paramagnéticos, exemplos 3

Em qualquer caso, o alinhamento dos dipolos pode ser neutralizado pelo efeito da temperatura.

Dessa forma, quando o material é aquecido, a agitação térmica é capaz de neutralizar o efeito que o campo magnético exerce sobre os dipolos e os momentos magnéticos se reorientam caoticamente, reduzindo a intensidade do campo induzido.

Curie Law

A lei de Curie foi desenvolvida experimentalmente pelo físico francês Pierre Curie em 1896. Só pode ser aplicada quando ocorrerem altas temperaturas e a substância paramagnética estiver na presença de campos magnéticos fracos.

Isso ocorre porque falha em descrever o paramagnetismo quando grande parte dos momentos magnéticos está alinhada.

A lei estabelece que a magnetização do material paramagnético é diretamente proporcional à intensidade do campo magnético aplicado. É o que é conhecido como Lei de Curie:

M = X ∙ H = CH / T

Na fórmula acima, M é magnetização, H é a densidade do fluxo magnético do campo magnético aplicado, T é a temperatura medida em graus Kelvin e C é uma constante específica de cada material e denominada constante Curie.

Também é evidente pela observação da lei de Curie que a magnetização é inversamente proporcional à temperatura. Por esse motivo, quando o material é aquecido, os dipolos e os momentos magnéticos tendem a perder a orientação adquirida pela presença do campo magnético.

Materiais paramagnéticos

Materiais paramagnéticos são todos aqueles com permeabilidade magnética (a capacidade de uma substância atrair ou fazê-la passar por um campo magnético) semelhante à permeabilidade magnética do vácuo. Tais materiais mostram um nível insignificante de ferromagnetismo.

Em termos físicos, afirma-se que a sua permeabilidade magnética relativa (quociente entre a permeabilidade do material ou meio e a permeabilidade do vácuo) é aproximadamente igual a 1, que é a permeabilidade magnética do vácuo.

Entre os materiais paramagnéticos, há um tipo particular de materiais que é chamado de superparamagnético. Embora eles sigam a Lei Curie, esses materiais têm um valor constante de Curie bastante alto.

Diferenças entre paramagnetismo e diamagnetismo

Foi Michael Faraday quem, em setembro de 1845, percebeu que, na realidade, todos os materiais (não apenas ferromagnéticos) reagem à presença de campos magnéticos.

De qualquer forma, a verdade é que a maioria das substâncias tem uma natureza diamagnética, uma vez que os pares de elétrons emparelhados – e, portanto, com rotação oposta – favorecem fracamente o diamagnetismo. Pelo contrário, somente quando faltam elétrons é que o diamagnetismo ocorre.

Os materiais paramagnéticos e diamagnéticos têm uma suscetibilidade fraca aos campos magnéticos, mas enquanto no primeiro ele é positivo no segundo, é negativo.

Os materiais diamagnéticos são levemente repelidos por um campo magnético; por outro lado, os paramagnéticos são atraídos, embora também com pouca força. Nos dois casos, quando o campo magnético é removido, os efeitos da magnetização desaparecem.

Como já foi dito, a grande maioria dos elementos que compõem a tabela periódica são diamagnéticos. Assim, exemplos de substâncias diamagnéticas são água, hidrogênio, hélio e ouro.

Aplicações

Como os materiais paramagnéticos têm um comportamento semelhante ao vácuo na ausência de um campo magnético, suas aplicações na indústria são um pouco reduzidas.

Uma das aplicações mais interessantes do paramagnetismo é a ressonância paramagnética eletrônica (EPR), amplamente utilizada em física, química e arqueologia. É uma técnica de espectroscopia com a qual é possível detectar espécies com falta de elétrons.

Essa técnica é aplicada em fermentações, na fabricação industrial de polímeros, no desgaste de óleos de motor e na fabricação de cervejas, entre outras áreas. Da mesma forma, essa técnica é amplamente utilizada na datação de restos arqueológicos.

Referências

  1. Paramagnetismo (sd). Na Wikipedia Recuperado em 24 de abril de 2018, em es.wikipedia.org.
  2. Diamagnetismo (sd). Na Wikipedia Recuperado em 24 de abril de 2018, em es.wikipedia.org.
  3. Paramagnetismo (sd). Na Wikipedia Recuperado em 24 de abril de 2018, em en.wikipedia.org.
  4. Diamagnetismo (sd). Na Wikipedia Recuperado em 24 de abril de 2018, em en.wikipedia.org.
  5. Chang, MC “Diamagnetismo e paramagnetismo” (PDF).NTNU lendo notas . Recuperado em 25 de abril de 2018.
  6. Orchard, AF (2003) Magnetoquímica . Oxford University Press.

Deixe um comentário

Este site usa cookies para lhe proporcionar a melhor experiência de usuário. política de cookies, clique no link para obter mais informações.

ACEPTAR
Aviso de cookies