Diamagnético

Definição

O diamagnetismo é uma propriedade universal do átomo, uma vez que surge do movimento de elétrons em suas órbitas ao redor do núcleo.

Diamagnetismo, tipo de magnetismo característico de materiais que se alinham em ângulo reto com um campo magnético não uniforme e que expelem parcialmente de seu interior o campo magnético em que são colocados.

Observado pela primeira vez por S.J. Brugmans (1778) em bismuto e antimônio, o diamagnetismo foi nomeado e estudado por Michael Faraday (a partir de 1845).

Ele e os pesquisadores subsequentes descobriram que alguns elementos e a maioria dos compostos exibem esse magnetismo “negativo”.

De fato, todas as substâncias são diamagnéticas: o forte campo magnético externo acelera ou desacelera os elétrons que orbitam nos átomos de maneira a se opor à ação do campo externo de acordo com a lei de Lenz.

O diamagnetismo é a propriedade de materiais que não têm momento magnético atômico intrínseco, mas quando colocados em um campo magnético repelem fracamente o campo, resultando em uma pequena suscetibilidade magnética negativa. Materiais como água, cobre, nitrogênio, sulfato de bário e a maioria dos tecidos são diamagnéticos.

O que é diamagnético?

Diamagnético refere-se à capacidade de um material criar um campo magnético oposto quando exposto a um forte. O efeito é criado por uma mudança na órbita dos elétrons, que gera pequenas correntes para se opor ao magnetismo de fontes externas. Muitos materiais não magnéticos possuem as qualidades do diamagnetismo, como água, madeira, plantas, animais e seres humanos.

Milhões de vezes mais fraco que uma força magnética regular, o diamagnetismo pode causar levitação nas circunstâncias certas.

Grafite e bismuto são os materiais diamagnéticos mais fortes. Compostos orgânicos, como petróleo e metais pesados, como ouro e mercúrio, também são fortes.

Esses materiais são repelidos por forças magnéticas externas por causa de correntes de Foucault que se formam em seu campo magnético.

Os melhores diamagnetos são supercondutores, que resistem a um campo magnético enquanto se transformam em um estado supercondutor, conforme explicado pelo efeito Meissner.

Um dos fenômenos associados a essa força magnética fraca é a levitação diamagnética. O equilíbrio estável em um determinado campo magnético resulta em objetos flutuando no espaço livre, quando a intensidade geral do campo magnético é mínima. As moléculas nos seres vivos, incluindo água e proteínas, são diamagnéticas e têm apenas a gravidade como força de resistência quando o diamagnetismo está presente. Animais pequenos, como sapos, podem ser levitados dessa maneira, o que foi demonstrado por experimentos em pequenos tubos.

As teorias relacionadas aos materiais diamagnéticos incluem o teorema de Bohr-Leeuwen, que afirma que um sistema não pode depender de um campo magnético se estiver a uma temperatura estável.

O diamagnetismo é mais persistente a altas temperaturas. O teorema de Earnshaw explica o fenômeno dizendo que um campo magnético focado de uma maneira não deve ser tão focado em outra direção.

Aplica-se apenas a ímãs fixos, enquanto os diamagnetos podem repelir campos e levitar no espaço livre.

O diamagnetismo foi observado pela primeira vez no final de 1700, mas o termo foi derivado pela primeira vez em meados de 1800 por Michael Faraday, que descobriu que todos os materiais mostram propriedades diamagnéticas quando expostos a um campo magnético. Supercondutores fortes fazem uso de forças magnéticas opostas atualmente.

Pequenas amostras de água podem ser levitadas e objetos magnéticos foram suspensos por horas em ambientes a vácuo sem adicionar energia.

O conceito também foi extensivamente estudado pela Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA), e espera-se que auxilie experimentos de microgravidade em ossos e músculos humanos, bem como o desenvolvimento de ímãs que neutralizam a gravidade da Terra.

Paramagnético e diamagnético

Compostos paramagnéticos (e átomos) são atraídos para campos magnéticos, enquanto compostos diamagnéticos (e átomos) são repelidos de campos magnéticos.

Os compostos paramagnéticos possuem elétrons não emparelhados, enquanto nos compostos diamagnéticos todos os elétrons possuem rotações emparelhadas.

Apenas alguns materiais encontrados na natureza – ferro, níquel, cobalto e gadolínio (Um quinto elemento, disprósio, também se torna ferromagnético, mas apenas a baixas temperaturas) – são ferromagnéticos, o que significa que exibem uma forte resposta a um campo magnético alinhando-se a ele.

Todos os materiais, no entanto, experimentam algum tipo de reação aos campos magnéticos, embora a reação possa ser tão leve que seja imperceptível ao olho humano.

Essas forças podem ser difíceis de entender porque ocorrem no nível atômico, devido à presença de elétrons – partículas carregadas negativamente – nos átomos. Esses elétrons reagem ao campo magnético externo, orientando em uma direção ou na direção oposta. Essa orientação é conhecida como momento magnético.

Em substâncias ferromagnéticas, os elétrons se alinham prontamente (em regiões chamadas domínios magnéticos) com campos magnéticos externos, como o campo magnético da Terra, e permanecem assim.

As substâncias paramagnéticas também se alinham com os campos magnéticos externos, mas o efeito é mais fraco e mais fugaz. Ao contrário dos materiais ferromagnéticos, que mantêm seu alinhamento mesmo depois de deixarem o campo magnético externo, nos materiais paramagnéticos os elétrons retornam às suas orientações originais, alguns apontando para um lado, outros para o outro. (Os materiais ferromagnéticos permanecem magnetizados devido ao arranjo exclusivo de seus elétrons).

No diamagnetismo, outro fenômeno magnético, os elétrons de uma substância respondem ao campo magnético externo, essencialmente, girando mais rapidamente.

Todo esse giro gera forças magnéticas que resistem ao campo externo. Como todos os átomos possuem elétrons, todos os materiais são diamagnéticos em algum grau. Mas, se presentes, as forças mais fortes do paramagnetismo ou ferromagnetismo ofuscarão facilmente o diamagnetismo.

O paramagnetismo é a atração do material enquanto se encontra em um campo magnético, e o diamagnetismo é a repulsão dos campos magnéticos.

Diamagnetismo é a propriedade de um objeto ou material que faz com que ele crie um campo magnético em oposição a um campo magnético aplicado externamente.

Assim, diferentemente dos paramagnetos, os diamagnetos são repelidos por campos magnéticos, o que pode levar a seus efeitos incomuns, como a levitação do material diamagnético quando localizado acima de um poderoso ímã.

No entanto, para materiais que exibem alguma outra forma de magnetismo (como ferromagnetismo ou paramagnetismo), a contribuição diamagnética se torna insignificante.

Além disso, todos os condutores exibem um diamagnetismo eficaz quando experimentam um campo magnético variável.

Materiais diamagnéticos

Materiais diamagnéticos são aqueles que são magnetizados livremente quando colocados no campo magnético. No entanto, a magnetização está na direção oposta à do campo magnético.

O magnetismo mostrado por esses materiais é conhecido como diamagnetismo.

Podemos nos relacionar com os materiais diamagnéticos em nossas vidas diárias, se pensarmos em substâncias que não são magnéticas. Isso inclui substâncias como madeira, água, alguns plásticos e poucos metais também.

O que são materiais diamagnéticos?

Em termos simples, os materiais diamagnéticos são substâncias que geralmente são repelidas por um campo magnético. Os elétrons em um átomo giram em torno do núcleo, portanto, possuem momento angular orbital.

O momento magnético resultante em um átomo do material diamagnético é zero.

Nos materiais diamagnéticos, não existem dipolos atômicos devido ao emparelhamento entre os elétrons. Quando um campo magnético externo é aplicado, os dipolos são induzidos nos materiais diamagnéticos de tal maneira que os dipolos induzidos se opõem ao campo magnético externo de acordo com a lei de Lenz.

Assim, todos os materiais cujos átomos contêm elétrons emparelhados mostram propriedades diamagnéticas.

Diamagnético

Fonte: radiopaedia.org/ch301.cm.utexas.edu/courses.lumenlearning.com/eng.libretexts.org/oer2go.org/www.wisegeek.org/www.magcraft.com/www.sciencedirect.com/nationalmaglab.org