Paramagnetismo

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Allineamento dei singoli dipoli magnetici in presenza di un intenso campo magnetico.

Il paramagnetismo è una forma di magnetismo che alcuni materiali mostrano solo in presenza di campi magnetici, e si manifesta con una magnetizzazione avente stessa direzione e verso di quella associata al campo esterno applicato al materiale paramagnetico stesso.

I materiali paramagnetici sono caratterizzati a livello atomico da dipoli magnetici che si allineano con il campo magnetico applicato, venendone debolmente attratti.

Descrizione[modifica | modifica wikitesto]

In particolare il paramagnetismo si osserva in quei materiali le cui molecole posseggono un momento di dipolo magnetico proprio, quindi si ha un effetto prevalentemente dovuto a polarizzazione magnetica per orientamento e trascurabile precessione di Larmor, come l'aria e l'alluminio. Nel caso dell'aria, l'effetto paramagnetico è a carico della molecola di ossigeno che possiede doppietti elettronici spaiati degli orbitali esterni responsabili dell'effetto. È per tale ragione che è possibile ritrovare ossigeno anche nelle profondità della terra (caverne verticalmente molto lunghe) e disciolto nell'acqua di mare anche oltre i 5000 metri.

Contrariamente ai materiali ferromagnetici (che pure sono attratti da campi magnetici), i materiali paramagnetici non conservano la magnetizzazione in assenza di un campo esterno applicato.

La relazione che lega i vettori e è lineare:

dove è la Magnetizzazione del materiale, è il campo magnetico che investe il materiale e è la suscettività magnetica che per materiali paramagnetici è un numero puro positivo[1] inversamente proporzionale alla temperatura. Le altre relazioni sono:

dove è la permeabilità magnetica assoluta e la permeabilità magnetica relativa al materiale.

Esempi di sostanze paramagnetiche[modifica | modifica wikitesto]

Esempi di composti paramagnetici[modifica | modifica wikitesto]

Molti ioni metallici sono dotati di proprietà paramagnetiche, anche alcuni non appartenenti al corrispettivo metallo con la stessa proprietà. Tra questi vi sono gli ioni manganese bi- e tetra-valenti (Mn2+/ Mn4+), lo ione cromo trivalente (Cr3+), lo ione nichel bivalente (Ni2+) e tutti gli ioni trivalanti delle terre rare (come neodimio, gadolinio, terbio, disprosio, olmio, europio e tulio).

Molti complessi di coordinazione sono altresì dotati di questa proprietà. Alcuni esempi sono:

  • esafluoruro di nichel (NiF6)2-
  • esafluoruro di cromo (CrF6)4-
  • tetracloruro di ferro (FeCl4)2-
  • esafluoruro di cobalto (CoF6)3-
  • octafluoruro di tantalio (TaF8)3-
  • octacianuro di molibdeno (Mo(CN)8)4-

Anche solfuri di metalli come vanadio monosolfuro ed octasolfuro (VS e V7S8), titanio trisolfuro (Ti2S3) e molibdeno disolfuro (MoS2) possiedono proprietà simil-metalliche e sono paramagnetici. Tra le leghe metalliche, escludendo quelle che contengono ferro, nichel e cobalto, vi sono il nitruro di tantalio (TaN), il tellururo di vanadio (V4Te5) e l'arseniuro di nichel coordinato con ioduro di cadmio (NiAs/CdI2) che risultano paramagnetiche. Infine, anche l'acciaio inossidabile di tipo austenitico presenta caratteristiche paramagnetiche.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ (EN) IUPAC Gold Book, "paramagnetic"

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

  • Corrado Mencuccini, Vittorio Silvestrini, Fisica II, Napoli, Liguori Editore, 2010, ISBN 978-88-207-1633-2.
  • (EN) John D Jackson, Classical Electrodynamics, 3rd Edition, Wiley, 1999, ISBN 0-471-30932-X.
  • (EN) Griffiths, David J., Introduction to Electrodynamics (3rd ed.), Prentice Hall, 1998, ISBN 0-13-805326-X.


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