Diamagnetismo
Los materiales diamagnéticos son repelidos por un campo magnético ; un campo magnético aplicado crea un campo magnético inducido en ellos en la dirección opuesta, provocando una fuerza repulsiva. Por el contrario, los materiales paramagnéticos y ferromagnéticos son atraídos por un campo magnético. El diamagnetismo es un efecto mecánico cuántico que ocurre en todos los materiales; cuando es la única contribución al magnetismo, el material se llama diamagnético. En sustancias paramagnéticas y ferromagnéticas, la fuerza diamagnética débil es superada por la fuerza de atracción de los dipolos magnéticos en el material. La permeabilidad magnética de los materiales diamagnéticos es menor que lapermeabilidad del vacío , μ 0 . En la mayoría de los materiales, el diamagnetismo es un efecto débil que solo puede ser detectado por instrumentos de laboratorio sensibles, pero un superconductor actúa como un diamagnet fuerte porque repele un campo magnético por completo desde su interior.
El diamagnetismo se descubrió por primera vez cuando Anton Brugmans observó en 1778 que el bismuto era repelido por los campos magnéticos. [1] En 1845, Michael Faraday demostró que era una propiedad de la materia y concluyó que cada material respondía (ya sea de forma diamagnética o paramagnética) a un campo magnético aplicado. Por sugerencia de William Whewell , Faraday primero se refirió al fenómeno como diamagnético (el prefijo dia- que significa a través o a través ), luego lo cambió a diamagnetismo . [2] [3]
En química se usa una regla simple para determinar si una partícula (átomo, ión o molécula) es paramagnética o diamagnética: [4] Si todos los electrones de la partícula están emparejados, entonces la sustancia compuesta de esta partícula es diamagnética; Si tiene electrones desapareados, entonces la sustancia es paramagnética.
El diamagnetismo es una propiedad de todos los materiales y siempre hace una contribución débil a la respuesta del material a un campo magnético. Sin embargo, otras formas de magnetismo (como el ferromagnetismo o el paramagnetismo ) son mucho más fuertes que, cuando hay múltiples formas diferentes de magnetismo presentes en un material, la contribución diamagnética suele ser insignificante. Las sustancias en las que el comportamiento diamagnético es el efecto más fuerte se denominan materiales diamagnéticos o diamagnetos. Los materiales diamagnéticos son aquellos que algunas personas generalmente consideran no magnéticos e incluyen agua , madera , la mayoría de los compuestos orgánicos como el petróleo y algunos plásticos, y muchos metales, incluido el cobre ., particularmente los pesados con muchos electrones centrales , como mercurio , oro y bismuto . Los valores de susceptibilidad magnética de varios fragmentos moleculares se denominan constantes de Pascal .
Los materiales diamagnéticos, como el agua o los materiales a base de agua, tienen una permeabilidad magnética relativa menor o igual a 1 y, por lo tanto, una susceptibilidad magnética menor o igual a 0, ya que la susceptibilidad se define como χ v = μ v - 1 . Esto significa que los materiales diamagnéticos son repelidos por campos magnéticos. Sin embargo, dado que el diamagnetismo es una propiedad tan débil, sus efectos no son observables en la vida cotidiana. Por ejemplo, la susceptibilidad magnética de diamagnetos como el agua es χ v =−9,05 × 10 −6 . El material más fuertemente diamagnético es el bismuto , χ v =−1,66 × 10 −4 , aunque el carbono pirolítico puede tener una susceptibilidad de χ v =−4,00 × 10 −4 en un plano. Sin embargo, estos valores son órdenes de magnitud menores que el magnetismo exhibido por paraimanes y ferromagnetos. Debido a que χ v se deriva de la relación entre el campo magnético interno y el campo aplicado, es un valor adimensional.
En casos raros, la contribución diamagnética puede ser más fuerte que la contribución paramagnética. Este es el caso del oro , que tiene una susceptibilidad magnética menor que 0 (y por lo tanto, por definición, es un material diamagnético), pero cuando se mide cuidadosamente con dicroísmo circular magnético de rayos X , tiene una contribución paramagnética extremadamente débil que es superada por un mayor contribución diamagnética. [6]
