X

Diamagnetismo, paramagnetismo e ferromagnetismo

O que é diamagnetismo? Qual a relação com paramagnetismo?

Respondido por: Prof. Paulo Pureur e Prof. Fernando Lang da Silveira

Todas as substâncias são sensíveis à presença de um campo magnético. O diamagnetismo e o paramagnetismo são as respostas ditas fracas à aplicação de um campo magnético externo ao material. Normalmente, seus efeitos são tão pequenos que somente podem ser observados com o auxílio de equipamentos muito sensíveis. O magnetismo em geral é um efeito genuinamente quântico. Assim, a descrição detalhada e precisa dos comportamentos dia e paramagnético deve ser feita com base na física quântica.

Os materiais diamagnéticos, em geral, são constituídos de átomos cujas camadas eletrônicas são fechadas, de modo que não há momento de dipolo magnético atômico resultante. Nestes casos, a aplicação de um campo magnético modifica o movimento orbital dos elétrons atômicos, neles gerando um momento de dipolo magnético que aponta no sentido contrário aquele do campo magnético externo. Em termos simples, a resposta diamagnética é análoga aquela que ocorre numa espira corrente submetida a um campo magnético variável, a qual é descrita pela lei de Faraday-Lenz. Ou seja, a  corrente induzida na espira circula de modo a se contrapor à variação do fluxo magnético através da área por ela delimitada. No caso dos átomos das substâncias diamagnéticas, o papel das espiras de corrente é desempenhado pelas órbitas eletrônicas em torno do núcleo. Assim, os materiais diamagnéticos tendem a ser repelidos pelo sistema (imã, bobina com corrente, …)  que produz o campo magnético externo a eles, ainda que este efeito seja inobservável na grande maioria das circunstâncias. Pode-se também dizer que o diamagnetismo é uma resposta universal. Todos os materiais o apresentam, pois os átomos que os compõem sempre terão camadas eletrônicas fechadas. No entanto, em razão da fraca intensidade do sinal diamagnético, esta resposta só será dominante em sistemas que não possuam átomos com momento de dipolo magnético permanente.

            Em substâncias que possuam átomos com momento de dipolo magnético permanente, ou seja, átomos que se comportam como imãs microscópicos, a resposta à aplicação de um campo magnético externo será do tipo paramagnética, mesmo que a proporção de átomos magnéticos presentes seja pequena. Tais átomos possuem camadas eletrônicas incompletas, dando origem a momentos magnéticos atômicos não-nulos resultantes do spin e do movimento orbital de seus elétrons. Estes pequenos imãs microscópicos tendem a se alinhar paralelamente e no mesmo sentido do campo aplicado, dando origem a um momento de dipolo magnético total que, na maioria dos casos, é significativamente mais forte que o momento diamagnético das camadas eletrônicas fechadas. Então, embora fraca, a resposta paramagnética torna-se dominante. Os materiais paramagnéticos, portanto, tendem a ser atraídos pelo sistema (imã, bobina com corrente, …) que produz o campo magnético externo, como se fossem imãs muito fracos. É também importante observar que uma vez removido o campo externo, os momentos magnéticos atômicos se desalinham por efeito de agitação térmica e nenhuma lembrança presença do campo é retida.

            Se a concentração de átomos magnéticos num dado material for elevada, pode ocorrer que seus momentos magnéticos atômicos interajam mutuamente. Neste caso, poderá ocorrer um alinhamento espontâneo entre estes momentos e a substância passará a mostrar uma resposta magnética dita forte. Nos materiais ferromagnéticos, os momentos magnéticos atômicos estão todos alinhados paralelamente entre si, dando origem a um forte momento de dipolo em escala macroscópica, ou seja, apresentando magnetização muito mais intensa do que aquela que pode ocorrer em substâncias para ou diamagnéticas. Sob certas condições, tais substâncias comportam-se como imãs permanentes, ou seja, eliminado o campo magnético externo a magnetização remanesce. 

Um experimento simples e suficientemente sensível para caracterizar a fraca resposta diamagnética da água e sua repulsão por um ímã é apresentado em Diamagnetismo da água.  

“Docendo discimus.” (Sêneca

Visualizações entre 27 de maio de 2013 e novembro de 2017: 2395.


Acrescente um Comentário:

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *