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MATERIALES MAGNTICOSEn algunos materiales, a los que llamaremos materiales magnticos, se observa que sus tomos o iones se comportan como si fuesen pequeos imanes que interactan entre s. En estos casos se dice que los tomos tienen unmomento magntico diferente de cero, el cual se caracteriza por su magnitud y la direccin en la que est orientado. En lo sucesivo, a estos pequeos imanes los denominaremos espines magnticos o simplemente espines.Materiales Magnticos Existen unos cuantos materiales que son magnticos de forma natural, o que tienen el potencial de convertirse en imanes. Algunos de estos materiales son:1.hierro 2.hematita 3.magnetitagases ionizados, (como el material del que estn hechas las estrellas )El que un material contenga hierro. O cualquier otro material magntico, no significa que sea un imn, para que un material magntico pueda convertirse en un imn ha de tener condiciones especiales Los campos creados por los materiales magnticos surgen de dos fuentes atmicas: los momentos angulares orbitales y de espn de los electrones, que al estar en movimiento continuo en el material experimentas fuerzas ante un campo magntico aplicado. Por lo tanto, las caractersticas magnticas de un material pueden cambiar por aleacin con otroselementos, donde se modifican por las interacciones atmicas. Por ejemplo, un material no magntico como el aluminio puede comportarse como un material magntico en materiales como alnico (aluminio-nquel-cobalto) o manganeso aluminio-carbono. EJEMPLOS:1.imn.2.ferrita.3.neodimio.4.hematites.5.hierro.1) Diamagnticos.Son aquellos materiales en los que sus tomos no tienen momento magntico resultante; debido a esto no pueden interactuar magnticamente con otros materiales. Los materiales denominados diamagnticos se caracterizan por ser repelidos por los imanes (es lo opuesto a los materiales ferromagnticos, que son atrados por los imanes). En electromagnetismo, el diamagnetismo es una propiedad de los materiales que consiste en repeler los campos magnticos. Es lo opuesto a los materiales ferromagnticos los cuales son atrados por los campos magnticos. El fenmeno del diamagnetismo fue descubierto por Sebald Justinus Brugmans que observ en 1778 que el bismuto y el antimonio fueron repelidos por los campos magnticos. El trmino diamagnetismo fue acuado por Michael Faraday en septiembre de 1845, cuando se dio cuenta de que todos los materiales responden (ya sea en forma diamagntica o paramagntica) a un campo magntico aplicado. Las sustancias son, en su gran mayora, diamagnticas, puesto que todos los pares de electrones con espn opuesto contribuyen dbilmente al diamagnetismo, y slo en los casos en los que hay electrones desparejados existe una contribucin paramagntica (o ms compleja) en sentido contrario.Algunos ejemplos de materiales diamagnticos son: el bismuto metlico, el hidrgeno, el helio y los dems gases nobles, el cloruro de sodio, el cobre, el oro, el silicio, el germanio, el grafito, el bronce y el azufre. Ntese que no todos los citados tienen nmero par de electrones. El grafito paraltico, que tiene un diamagnetismo no es especialmente alto, se ha usado como demostracin visual, ya que una capa fina de este material levita (por repulsin) sobre un campo magntico lo suficientemente intenso (a temperatura ambiente).Experimentalmente, se verifica que los materiales diamagnticos tienen:Una permeabilidad magntica inferior a la unidad.Una induccin magntica negativa.Una susceptibilidad magntica negativa, prcticamente independiente de la temperatura, y generalmente del orden En muchos compuestos de coordinacin se obtiene una estimacin ms exacta utilizando las tablas de Pascal.En los materiales diamagnticos, el flujo magntico disminuye y en los paramagnticos el flujo magntico aumenta.2) Paramagnticos. Son materiales en los cuales los tomos s tienen momento magntico. Sin embargo, en ausencia de un campo magntico externo los espines individuales apuntan en direcciones diversas, de manera que sus contribuciones individuales se anulan; como consecuencia, no se observa un campo magntico resultante. Si se aplica un campo externo, entonces los espines se orientan ligeramente, dando como resultado una imantacin en la direccin del campo aplicado. Todos los materiales magnticos se comportan como paramagnetos cuando se encuentran a una temperatura alta; se dice entonces que se encuentran en su fase paramagntica. Este comportamiento se debe a que a temperaturas altas los factores externos dominan sobre los internos, por lo cual el tipo de interacciones entre los espines pierde importancia.El paramagnetismo es la tendencia de los momentos magnticos libres (espn u orbitales) a alinearse paralelamente a un campo magntico. Si estos momentos magnticos estn fuertemente acoplados entre s, el fenmeno ser ferromagnetismo o ferrimagnetismo. Cuando no existe ningn campo magntico externo, estos momentos magnticos estn orientados al azar. En presencia de un campo magntico externo tienden a alinearse paralelamente al campo, pero esta alineacin est contrarrestada por la tendencia que tienen los momentos a orientarse aleatoriamente debido al movimiento trmico.Este alineamiento de los dipolos magnticos atmicos con un campo externo tiende a fortalecerlo. Esto se describe por una permeabilidad magntica superior a la unidad, o, lo que es lo mismo, una susceptibilidad magntica positiva y muy pequea.En el paramagnetismo puro, el campo acta de forma independiente sobre cada momento magntico, y no hay interaccin entre ellos. En los o medios presentan en una medida despreciable el fenmeno de ferromagnetismo. En trminos fsicos, se dice que tiene un valor aproximadamente igual a 1 para su permeabilidad magntica relativa, cociente de la permeabilidad del material o medio entre la permeabilidad del vaco.Los materiales paramagnticos sufren el mismo tipo de atraccin y repulsin que los imanes normales, materiales ferromagnticos, este comportamiento tambin puede observarse, pero slo por encima de su temperatura de Curie.Se denomina materiales paramagnticos a los materiales o medios cuya permeabilidad magntica es similar a la del vaco. Estos materiales cuando estn sujetos a un campo magntico. Sin embargo, al retirar el campo magntico, la entropa destruye el alineamiento magntico, que ya no est favorecido energticamente. Es decir, los materiales paramagnticos son materiales atrados por imanes, pero no se convierten en materiales permanentemente magnetizados. Algunos materiales paramagnticos son: aire, aluminio, magnesio, titanio y wolframio. Figura 42. Diferentes tipos de materiales mgneticos.

A) Paramagneto. Los espines apuntan en direccines al azar, las cuales varan al paso del tiempo. b) Ferromagnetos. Los espines tienen tendencia a alinearse en una misma direccin. c) antiferromagnetos. Tendencia de los espines a alinearse antiparalelamente a sus vecinos. d) Vidrios de espn. Los espines apuntan en direcciones aparentemente al azar, pero fijas al paso del tiempo. Para poder diferenciar entre los casos a) y b)necesitamos observar ambos sistemas durante un largo tiempo. 3) Ferromagnticos. son sensibles y si responden a la influencia de un campo magntico, estn compuestos de molculas y cada una de estas molculas se comportan como un imn pequeo. En estos materiales las interacciones entre los espines son tales, que stos tienden a alinearse paralelamente. Debido a esto, a temperaturas bajas, esto es, cuando los efectos internos son mucho ms importantes que los externos, hay en estos materiales una orientacin nica con la cual se reduce a su valor mnimo la energa del material. Esta orientacin corresponde a todos los espines que apuntan exactamente en la misma direccin. El ferromagnetismo es un fenmeno fsico en el que se produce ordenamiento magntico de todos los momentos magnticos de una muestra, en la misma direccin y sentido. Un material ferromagntico es aquel que puede presentar ferromagnetismo. La interaccin ferromagntica es la interaccin magntica que hace que los momentos magnticos tiendan a disponerse en la misma direccin y sentido. Ha de extenderse por todo un slido para alcanzar el ferromagnetismo.Los ferromagnetos estn divididos en dominios magnticos, separados por superficies conocidas como paredes de Bloch. En cada uno de estos dominios, todos los momentos magnticos estn alineados. En las fronteras entre dominios hay cierta energa potencial, pero la formacin de dominios est compensada por la ganancia en entropa.Al someter un material ferromagntico a un campo magntico intenso, los dominios tienden a alinearse con ste, de forma que aquellos dominios en los que los dipolos estn orientados con el mismo sentido y direccin que el campo magntico inductor aumentan su tamao. Este aumento de tamao se explica por las caractersticas de las paredes de Bloch, que avanzan en direccin a los dominios cuya direccin de los dipolos no coincide; dando lugar a un monodominio. Al eliminar el campo, el dominio permanece durante cierto tiempo.

4) Antiferromagnticos. En estos materiales, las interacciones entre los espines tienden a alinearlos antiparalelamente. Como resultado, a bajas temperaturas y en ausencia de un campo magntico externo, habr una configuracin nica de mnima energa. En este estado del sistema, todos los espines apuntan alternadamente hacia arriba y hacia abajo, y el material no exhibe magnetismo a nivel macroscpico. Los cuerpos FERROMAGNETICOS Y PARAMAGNETICOS son siempre atrados hacia las zonas en que el campo magntico es ms intenso, por el contrario los materiales DIAMAGNETICOS son repelidos, es decir, se dirigen hacia los lugares en que el campo magntico es menos intenso

Al aplicar un campo magntico a un material ferromagntico desmagnetizado (Figura 10), dado que su permeabilidad y la susceptibilidad magntica son superiores a uno, el campo en el interior del material es mayor al campo magntico aplicado. Esto se debe a que los dominios del material se orientan con el campo magntico exterior reforzndolo.

Si ahora se retira el campo externo, los efectos del campo aplicado no desaparecen por completo, quedando un magnetismo remanente, que es la causa de la existencia de los imanes permanentes. Este magnetismo remanente se origina porque los momentos magnticos de los dominios no vuelven a su orientacin original, quedando mayoritariamente orientados en la direccin del campo aplicado

La facilidad con la que se imantan es muy diferente segn sea el valor del campo magntico aplicado. Esta caracterstica lleva a que la relacin entre la induccin magntica (B) y la excitacin magnetica (H) no sea lineal. Esta relacin se repersenta en la curva de magnetizacin del material.

Un aumento del campo magntico les origina una variacin de flujo diferente de la variacin que originara una disminucin igual de campo magntico. Este atributo indica que las relaciones que expresan la induccin magntica y la permeabilidad () como funciones del campo magntico no son lineales ni uniformes.

Conservan la imanacin cuando se suprime el campo.

Los materiales antiferromagnticos tienen un estado natural en el cual los momentos magnticos de tomos adyacentes son opuestos, de manera que el momento magntico neto es nulo ( Figura 14) . Este estado natural hace difcil que el material se magnetice, aunque de todas formas adopta una permeabilidad relativa ligeramente mayor que 1. Es decir, la interaccin antiferromagntica hace que los momentos magnticos tiendan a disponerse en la misma direccin y en sentido inverso, cancelndolos si tienen el mismo valor absoluto, o reducindolos si son distintos. Ha de extenderse por todo un slido para alcanzar el antiferromagnetismo ( Figura 15).

Si el campo magntico externo es muy intenso, algunos de los momentos magnticos se alinean paralelamente con l, an a costa de alinearse tambin paralelo a sus vecinos (superando la interaccin antiferromagntica). Generalmente, se requiere un campo magntico muy intenso para que esto suceda.

Como el ferromagnetismo, la interaccin antiferromagntica se destruye a alta temperatura. La temperatura por encima de la cual no se aprecia el antiferromagnetismo se llama temperatura de Nel. Por encima de esta temperatura los compuestos son tpicamente paramagnticos ( Figura 16).1