El manganeso tiene cinco electrones desapareados, pero el hierro tiene cuatro, entonces ¿por qué el hierro es ferromagnético y el manganeso paramagnético? ¿Cuál es esa propiedad que me falta?
Supongo que te refieres a manganeso en lugar de magnesio, ya que el manganeso tiene cinco electrones desapareados pero el magnesio no.
La respuesta es que el ferromagnetismo no es simplemente una función de tener electrones desapareados. El efecto es mucho más sutil que eso. Se esperaría que los electrones no apareados en cualquier material tenderían a alinearse en oposición entre sí porque esta suele ser la configuración de energía más baja. Sin embargo, además de las interacciones magnéticas y de carga habituales, existe una interacción llamada interacción de intercambio (he vinculado al artículo de Wikipedia, pero esta es un área compleja y difícil para el principiante).
Si un material es ferromagnético depende de las fuerzas relativas de la interacción de intercambio con las otras interacciones, y es un buen equilibrio. Esto significa que incluso pequeños cambios pueden cambiar un material a ferromagnético o viceversa. Por ejemplo, aunque el hierro es el ferromagnético más conocido, no todas las formas cristalinas de hierro son ferromagnéticas. La forma austenítica del hierro es paramagnética, no ferromagnética, por lo que cambiar ligeramente la estructura cristalina puede cambiar entre ferromagnetismo y paramagnetismo.
En el manganeso, el equilibrio de las interacciones evita el ferromagnetismo, aunque tenga en cuenta que las aleaciones de manganeso, como la aleación de Heusler , pueden ser ferromagnéticas.
Los átomos o moléculas de materiales paramagnéticos (Magnesio) tienen momentos magnéticos permanentes (dipolos), incluso en ausencia de un campo aplicado. El momento permanente generalmente se debe al giro de electrones no apareados en orbitales de electrones atómicos o moleculares (ver Momento magnético). En el paramagnetismo puro, los dipolos no interactúan entre sí y se orientan aleatoriamente en ausencia de un campo externo debido a la agitación térmica, lo que da como resultado un momento magnético neto cero. Cuando se aplica un campo magnético, los dipolos tenderán a alinearse con el campo aplicado, dando como resultado un momento magnético neto en la dirección del campo aplicado. En la descripción clásica, se puede entender que esta alineación ocurre debido a que un campo aplicado proporciona un par en los momentos magnéticos, que intenta alinear los dipolos paralelos al campo aplicado. Si hay suficiente intercambio de energía entre los dipolos vecinos, estos interactuarán y pueden alinearse espontáneamente y formar dominios magnéticos, lo que resultará en ferromagnetismo (hierro). No depende de la cantidad de electrones desapareados disponibles por su naturaleza sino de la cantidad de energía requerida para formar dominios en el átomo.
El ferromagnetismo es la característica de los materiales magnéticamente concentrados; es decir, los átomos que contienen electrones desapareados están muy cerca unos de otros, esto crea dominios en el cristal de electrones desapareados que tienen la misma dirección apoyándose unos a otros. Entonces, un gran momento magnético (campo) en la misma dirección y, como resultado, un imán permanente a menos que se suministre calor para superar las interacciones cooperativas entre los imanes pequeños.
Sin embargo, el paramagnetismo es característico de la materia magnéticamente diluida, como los centros que contienen electrones no apareados que están separados entre sí en moléculas grandes. Los momentos magnéticos de tales átomos magnéticos están orientados al azar y sus momentos magnéticos se anulan entre sí y no son un imán permanente. Pero al aplicar un campo magnético externo, los momentos magnéticos se orientan en la misma dirección que el campo aplicado, por lo que el campo resultante del material es mayor que el aplicado.
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