Propiedades magnéticas de los átomos

En las explicaciones que se dan de las configuraciones electrónicas vemos que algunos átomos poseen electrones no apareados. La presencia de electrones no apareados en los átomos de un elemento se puede determinar de manera sencilla a partir de las propiedades magnéticas del elemento. Si átomos que sólo contienen electrones con espines apareados se colocan en un campo magnético, experimentan una repulsión débil. Dicho fenómeno se conoce como diamagnetismo. En cambio, los átomos que contienen uno o más de un electrón no apareado son atraídos por el campo magnético. Este comportamiento de los electrones no apareados se conoce como paramagnetismo. La atracción de cada electrón no apareado es muchas veces más fuerte que la repulsión de todos los electrones con espines apareados de este átomo.

Para entender más fácilmente el fenómeno, o propiedad que tiene los diversos materiales, podemos poner ejemplo de la repulsión con imanes, e el caso del diamagnetismo.

Para explicar el paramagnetismo en términos sencillos podemos visualizar el electrón como una partícula que gira sobre su propio eje y genera un momento magnético, como hace una corriente eléctrica que fluye por un alambre. Este momento magnético permanente produce una atracción hacia la parte más fuerte del campo. Cuando los electrones tienen espines apareados, los momentos magnéticos se cancelan de manera mutua, con el resultado de que los electrones apareados son repelidos débilmente por las líneas de fuerza del campo magnético. Encontraremos este fenómeno también cuando se habla de enlaces covalentes y enlaces en compuestos de los metales de transición.

Existe una tercera forma que es relativamente común en lo referente al comportamiento magnético; se trata del ferromagnetismo. En los materiales de tipo paramagnéticos, la aplicación de un campo magnético alinea con el campo magnético aplicado algunos de los espines electrónicos que normalmente tienen una orientación al azar. En el caso del ejemplo con imanes, estos resultarían atraídos hacia el material.

Esta alineación es lo que produce la atracción del material hacia el interior del campo magnético. En los materiales ferromagnéticos los electrones no apareados están alineados con sus vecinos incluso en ausencia de un campo magnético. Estos grupos de espines mutuamente alineados se conocen con la denominación de dominios magnéticos. La aplicación de un campo magnético consigue que todos estos dominios se alineen con el campo magnético. Dicha alineación es bastante más fuerte que la alineación del paramagnetismo y puede incluso llegar a adoptar una forma permanente. El ferromagnetismo del óxido de hierro (III) y del óxido de cromo (IV), viene utilizado como medio de registro en la superficie de las cintas de audio y vídeo.