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No todo el hierro es magnético (elementos magnéticos)

No todo el hierro es magnético (elementos magnéticos)

Aquí hay un elemento factoide para usted: no todo el hierro es magnético. los una el alótropo es magnético, pero cuando la temperatura aumenta de modo que el una forma de cambios a la si forma, el magnetismo desaparece a pesar de que la red no cambia.

Conclusiones clave: no todo el hierro es magnético

  • La mayoría de la gente piensa que el hierro es un material magnético. El hierro es ferromagnético (atraído por los imanes), pero solo dentro de un cierto rango de temperatura y otras condiciones específicas.
  • El hierro es magnético en su forma α. La forma α se produce por debajo de una temperatura especial llamada punto de Curie, que es de 770 ° C. El hierro es paramagnético por encima de esta temperatura y solo se siente débilmente atraído por un campo magnético.
  • Los materiales magnéticos consisten en átomos con capas de electrones parcialmente llenas. Entonces, la mayoría de los materiales magnéticos son metales. Otros elementos magnéticos incluyen níquel y cobalto.
  • Los metales no magnéticos (diamagnéticos) incluyen cobre, oro y plata.

Por qué el hierro es magnético (a veces)

El ferromagnetismo es el mecanismo por el cual los materiales son atraídos por los imanes y forman imanes permanentes. La palabra en realidad significa magnetismo de hierro porque ese es el ejemplo más familiar del fenómeno y el primero que los científicos estudiaron. El ferromagnetismo es una propiedad mecánica cuántica de un material. Depende de su microestructura y estado cristalino, que pueden verse afectados por la temperatura y la composición.

La propiedad mecánica cuántica está determinada por el comportamiento de los electrones. Específicamente, una sustancia necesita un momento dipolar magnético para ser un imán, que proviene de átomos con capas de electrones parcialmente llenas. Los átomos se llenarán de capas de electrones que no son magnéticas porque tienen un momento dipolar neto de cero. El hierro y otros metales de transición tienen capas de electrones parcialmente llenas, por lo que algunos de estos elementos y sus compuestos son magnéticos. En los átomos de elementos magnéticos, casi todos los dipolos se alinean por debajo de una temperatura especial llamada punto de Curie. Para el hierro, el punto Curie se produce a 770 ° C. Por debajo de esta temperatura, el hierro es ferromagnético (fuertemente atraído por un imán), pero por encima del hierro cambia su estructura cristalina y se vuelve paramagnético (solo se adhiere débilmente a un imán).

Otros elementos magnéticos

El hierro no es el único elemento que muestra magnetismo. El níquel, el cobalto, el gadolinio, el terbio y el disprosio también son ferromagnéticos. Al igual que con el hierro, las propiedades magnéticas de estos elementos dependen de su estructura cristalina y de si el metal está por debajo de su punto de Curie. El hierro α, el cobalto y el níquel son ferromagnéticos, mientras que el hierro γ, el manganeso y el cromo son antiferromagnéticos. El gas de litio es magnético cuando se enfría por debajo de 1 kelvin. Bajo ciertas condiciones, el manganeso, los actínidos (por ejemplo, plutonio y neptunio) y el rutenio son ferromagnéticos.

Si bien el magnetismo ocurre con mayor frecuencia en los metales, también ocurre raramente en los no metales. ¡El oxígeno líquido, por ejemplo, puede quedar atrapado entre los polos de un imán! El oxígeno tiene electrones no apareados, lo que le permite reaccionar a un imán. El boro es otro no metal que muestra una atracción paramagnética mayor que su repulsión diamagnética.

Acero magnético y no magnético

El acero es una aleación a base de hierro. La mayoría de las formas de acero, incluido el acero inoxidable, son magnéticas. Hay dos grandes tipos de aceros inoxidables que muestran diferentes estructuras de celosía de cristal entre sí. Los aceros inoxidables ferríticos son aleaciones de hierro y cromo que son ferromagnéticas a temperatura ambiente. Aunque normalmente no está magnetizado, el acero ferrítico se magnetiza en presencia de un campo magnético y permanece magnetizado durante algún tiempo después de que se retira el imán. Los átomos metálicos en acero inoxidable ferrítico están dispuestos en un cuerpo centrado (bcc). Los aceros inoxidables austeníticos tienden a ser no magnéticos. Estos aceros contienen átomos dispuestos en una red cúbica centrada en la cara (fcc).

El tipo más popular de acero inoxidable, el Tipo 304, contiene hierro, cromo y níquel (cada uno magnético por sí solo). Sin embargo, los átomos en esta aleación generalmente tienen la estructura reticular fcc, lo que resulta en una aleación no magnética. El tipo 304 se vuelve parcialmente ferromagnético si el acero se dobla a temperatura ambiente.

Metales que no son magnéticos

Mientras que algunos metales son magnéticos, la mayoría no lo son. Los ejemplos clave incluyen cobre, oro, plata, plomo, aluminio, estaño, titanio, zinc y bismuto. Estos elementos y sus aleaciones son diamagnéticos. Las aleaciones no magnéticas incluyen latón y bronce. Estos metales repelen débilmente los imanes, pero generalmente no lo suficiente como para que el efecto sea notable.

El carbono es un no metal fuertemente diamagnético. De hecho, algunos tipos de grafito repelen los imanes con la fuerza suficiente para levitar un imán fuerte.

Fuente

  • Devine, Thomas. "¿Por qué los imanes no funcionan en algunos aceros inoxidables?" Científico americano.