Diamagnetísmo Del Bismuto

13
Diamagnetísmo del bismuto. El bismuto es el material mas diamagnético que existe. Vale, eso esta muy bien, pero como se nota y para que sirve. En los materiales paramagnéticos cuando se introducen en un campo magnético se induce otro campo interior que trata de anular el exterior, por lo tanto es de sentido contrario. En los materiales diamagnéticos el campo que se induce tiene el mismo sentido que el exterior, por lo tanto se crean unas fuerzas de repulsión. De manera practica, si colocas una aguja o plaquita de un material paramagnético suspendida de un hilo en un fuerte campo magnético se orientara en la dirección de las líneas de fuerza, sin embargo si el material es diamagnético como el bismuto se orientara perpendicularmente a las líneas. Realización practica. Conviene disponer del campo magnético mas intenso posible y para esto puede ser muy aprovechable el conjunto armadura- imanes de un disco duro viejo. Si empleando unas armaduras montamos varios imanes o los separamos con tornillos y tuercas de acero podemos obtener un campo

description

Diamagnetísmo Del Bismuto

Transcript of Diamagnetísmo Del Bismuto

Diamagnetsmo del bismuto.El bismuto es el material mas diamagntico que existe. Vale, eso esta muy bien, pero como se nota y para que sirve.En los materiales paramagnticos cuando se introducen en un campo magntico se induce otro campo interior que trata de anular el exterior, por lo tanto es de sentido contrario. En los materiales diamagnticos el campo que se induce tiene el mismo sentido que el exterior, por lo tanto se crean unas fuerzas de repulsin.De manera practica, si colocas una aguja o plaquita de un material paramagntico suspendida de un hilo en un fuerte campo magntico se orientara en la direccin de las lneas de fuerza, sin embargo si el material es diamagntico como el bismuto se orientara perpendicularmente a las lneas.

Realizacin practica.Conviene disponer del campo magntico mas intenso posible y para esto puede ser muy aprovechable el conjunto armadura- imanes de un disco duro viejo. Si empleando unas armaduras montamos varios imanes o los separamos con tornillos y tuercas de acero podemos obtener un campo magntico fuerte con una separacin entre los imanes de unos 10 mm o mas.Preparacin de los materiales.De muchos metales comunes como aluminio, plomo, estao, hierro, cobre, latn etc, es muy fcil cortar una laminita de unos 6 x 18 mm y de un espesor de 1 mm con una tijeras cortachapa. Si no se tiene tijera se pueden cortar con una sierra de pelo.Obtener laminas de bismuto o antimonio es un poco mas difcil, en parte porque son metales que al enfriarse se cristalizan mucho y no resultan maleables. Para ellos es mejor emplear el procedimiento de la fundicin. Estos metales funden a temperaturas moderadas y por lo tanto se pueden fundir con la llama del butano, mejor si es un soplete pequeo de estos que se pueden comprar en las tiendas por unos 10 .

El molde se hace mediante unas chapas de aluminio. Se necesitan 3 dos de 30 x 30 mm y una de 30 x 20. Se cortan como se indica el dibujo y luego se fijan con un clip o una pinza metalica. Se coloca un poco de bismuto encima y se calienta con el soplete para que se funda y se introduzca en el hueco. Una vez fro se quita el clip se separan las laminas y se obtienen el lingotito de bismuto.Como es difcil trabajar con el bismuto porque es muy quebradizo conviene moldearlo con una lima o un dremel. El resto depende de la habilidad de cada uno.Volver a la pgina principal.Paramagnetismo:

En un tomo, los nicos electrones que pueden contribuir al momento magntico total del tomo son los que estn en capas incompletas, generalmente electrones de valencia, dado que en las capas electrnicas completas el momento magntico orbital de spin es cero. Como la mayora de los tomos tienen capas incompletas, tambin tendrn momento magntico no nulo. Pero esto slo es cierto para tomos libres, no para tomos dentro de una red cristalina, ligados entre s por fuerzas de enlace. La razn es que la energa de canje de los electrones de tomos vecinos es normalmente mnima cuando sus spines estn dispuestos de forma antiparalela y de ah que el momento dipolar total de la molcula sea nulo.

En los cristales inicos los electrones externos de un tomo son transferidos para completar la capa de su vecino, ambos iones tendrn capas electrnicas completas y tendremos un momento magntico nulo. Por tanto, el paramagnetismo slo se dar en slidos formados por tomos con capas incompletas, adems de las ocupadas por electrones de valencia.

Existen cinco grupos de elementos donde ocurre estogrupo del Fe ->capa 3d incompletagrupo del Pd -> capa 4d incompletalantnidos -> capa 4f incompletagrupo del Pt -> capa 5d incompletaactnidos -> capa 5f incompleta

Adems, los metales muestran tambin paramagnetismo debido a los electrones de conduccin. Este paramagnetismo muestra la propiedad de que la susceptibilidad es prcticamente independiente de la temperatura. Los materiales empleados para aplicaciones prcticas estn hechos de sales de hierro o de tierras raras.

Diamagnetismo:

Se puede explicar el diamagnetismo a partir de la configuracin electrnica de los tomos o de los sistemas moleculares. De esta forma, el comportamiento diamagntico lo presentan sistemas moleculares que contengan todos sus electrones apareados y los sistemas atmicos o inicos que contengan orbitales completamente llenos. Es decir los espines de los electrones del ltimo nivel se encontrarn apareados.

El diamagnetismo es observable en las sustancias con estructura electrnica simtrica (en forma de cristales inicos y gases nobles) y no hay momento magntico permanente. No se ve afectado por los cambios de temperatura.Enelectromagnetismo, eldiamagnetismoes unapropiedadde losmaterialesque consiste en repeler los campos magnticos. Es lo opuesto a los materialesferromagnticoslos cuales son atrados por los campos magnticos. El fenmeno del diamagnetismo fue descubierto porSebald Justinus Brugmansque observ en 1778 que elbismutoy elantimoniofueron repelidos por los campos magnticos. El trmino diamagnetismo fue acuado porMichael Faradayen septiembre de 1845, cuando se dio cuenta de que todos los materiales responden (ya sea en forma diamagntica oparamagntica) a un campo magntico aplicado.Materiales diamagnticos[editar]

Imn.Las sustancias son, en su gran mayora, diamagnticas, puesto que todos lospares de electronesconespnopuesto contribuyen dbilmente al diamagnetismo, y slo en los casos en los que hayelectrones desparejadosexiste una contribucin paramagntica (o ms compleja) en sentido contrario.Algunos ejemplos de materiales diamagnticos son: elbismutometlico, elhidrgeno, elhelioy los demsgases nobles, elcloruro de sodio, elcobre, eloro, elsilicio, elgermanio, elgrafito, elbroncey elazufre. Ntese que no todos los citados tienen nmero par de electrones.Elgrafito piroltico, que tiene un diamagnetismo no es especialmente alto, se ha usado como demostracin visual, ya que una capa fina de este material levita (por repulsin) sobre un campo magntico lo suficientemente intenso (atemperatura ambiente).Experimentalmente, se verifica que los materiales diamagnticos tienen: Unapermeabilidad magnticainferior a la unidad. Unainduccin magnticanegativa. Unasusceptibilidad magnticanegativa, prcticamente independiente de latemperatura, y generalmente del orden (enunidadescegesimales) dee.m.u./mol, donde M es lamasa molecular.En muchoscompuestos de coordinacinse obtiene una estimacin ms exacta utilizando lastablas de Pascal.En los materiales diamagnticos, elflujo magnticodisminuye y en losparamagnticosel flujo magntico aumenta.Vase tambin[editar]Diamagnetismo

Levitacin diamagntica.Enelectromagnetismo, eldiamagnetismoes unapropiedadde losmaterialesque consiste en repeler los campos magnticos. Es lo opuesto a los materialesferromagnticoslos cuales son atrados por los campos magnticos. El fenmeno del diamagnetismo fue descubierto porSebald Justinus Brugmansque observ en 1778 que elbismutoy elantimoniofueron repelidos por los campos magnticos. El trmino diamagnetismo fue acuado porMichael Faradayen septiembre de 1845, cuando se dio cuenta de que todos los materiales responden (ya sea en forma diamagntica oparamagntica) a un campo magntico aplicado.Materiales diamagnticos[editar]

Imn.Las sustancias son, en su gran mayora, diamagnticas, puesto que todos lospares de electronesconespnopuesto contribuyen dbilmente al diamagnetismo, y slo en los casos en los que hayelectrones desparejadosexiste una contribucin paramagntica (o ms compleja) en sentido contrario.Algunos ejemplos de materiales diamagnticos son: elbismutometlico, elhidrgeno, elhelioy los demsgases nobles, elcloruro de sodio, elcobre, eloro, elsilicio, elgermanio, elgrafito, elbroncey elazufre. Ntese que no todos los citados tienen nmero par de electrones.Elgrafito piroltico, que tiene un diamagnetismo no es especialmente alto, se ha usado como demostracin visual, ya que una capa fina de este material levita (por repulsin) sobre un campo magntico lo suficientemente intenso (atemperatura ambiente).Experimentalmente, se verifica que los materiales diamagnticos tienen: Unapermeabilidad magnticainferior a la unidad. Unainduccin magnticanegativa. Unasusceptibilidad magnticanegativa, prcticamente independiente de latemperatura, y generalmente del orden (enunidadescegesimales) dee.m.u./mol, donde M es lamasa molecular.En muchoscompuestos de coordinacinse obtiene una estimacin ms exacta utilizando lastablas de Pascal.En los materiales diamagnticos, elflujo magnticodisminuye y en losparamagnticosel flujo magnticoParamagnetismo

Prueba magnticaElparamagnetismoes la tendencia de losmomentos magnticoslibres (espnuorbitales) a alinearse paralelamente a uncampo magntico. Si estos momentos magnticos estn fuertemente acoplados entre s, el fenmeno serferromagnetismooferrimagnetismo. Cuando no existe ningncampo magnticoexterno, estos momentos magnticos estn orientados al azar. En presencia de un campo magntico externo tienden a alinearse paralelamente al campo, pero esta alineacin est contrarrestada por la tendencia que tienen los momentos a orientarse aleatoriamente debido al movimiento trmico.Este alineamiento de losdipolos magnticosatmicoscon un campo externo tiende a fortalecerlo. Esto se describe por unapermeabilidad magnticasuperior a la unidad, o, lo que es lo mismo, unasusceptibilidad magnticapositiva y muy pequea.En el paramagnetismo puro, el campo acta de forma independiente sobre cada momento magntico, y no hay interaccin entre ellos. En los materiales ferromagnticos, este comportamiento tambin puede observarse, pero slo por encima de sutemperatura de Curie.Se denominamateriales paramagnticosa los materiales o medios cuyapermeabilidad magnticaes similar a la delvaco. Estos materiales o medios presentan en una medida despreciable el fenmeno deferromagnetismo. En trminosfsicos, se dice que tiene un valor aproximadamente igual a 1 para su permeabilidad magntica relativa, cociente de la permeabilidad del material o medio entre la permeabilidad del vaco.Los materiales paramagnticos sufren el mismo tipo de atraccin y repulsin que losimanesnormales, cuando estn sujetos a un campo magntico. Sin embargo, al retirar el campo magntico, laentropadestruye el alineamiento magntico, que ya no est favorecidoenergticamente. Es decir, los materiales paramagnticos son materiales atrados por imanes, pero no se convierten en materiales permanentemente magnetizados. Algunos materiales paramagnticos son:aire,aluminio,magnesio,titanioywolframio.ndice[ocultar] 1Ley de Curie 2Causa del paramagnetismo 3Vase tambin 4Enlaces externosLey de Curie[editar]A campos magnticos bajos, los materiales paramagnticos exhiben unamagnetizacinen la misma reaccin del campo externo, y cuya magnitud se describe por laley de Curie:

En esta ecuacin,es la magnetizacin resultante,es ladensidad de flujo magnticodel campo aplicado,es latemperaturaabsoluta (enKelvin) yes una constante especfica de cada material (su constante de Curie).Esta ley indica que los materiales paramagnticos tienden a volverse cada vez ms magnticos al aumentar el campo aplicado, y cada vez menos magnticos al elevarse la temperatura.La ley de Curie slo es aplicable a campos bajos o temperaturas elevadas, ya que falla en la descripcin del fenmeno cuando la mayora de los momentos magnticos se hallan alineados (cuando nos acercamos a lasaturacin magntica). En este punto, la respuesta del campo magntico al campo aplicado deja de ser lineal. Llegado al punto de saturacin, la magnetizacin es la mxima posible, y no crece ms, independientemente de que se aumente el campo magntico o se reduzca la temperatura.Causa del paramagnetismo[editar]Los materiales paramagnticos estn constituidos por tomos y molculas que tienenmomentos magnticospermanentes ("dipolos" magnticos) incluso en ausencia de campo. Estos momentos magnticos tienen su origen en losespinesde electrones desapareados en los orbitales moleculares presentes en muchos metales y materiales paramagnticos.Esto tiene consecuencias cuando sobre dicho material se aplica un campo magntico. Puesto que un espn alineado con el campo tienen menos energa que los anti-alineados y la energa conjunta de todos los electrones libres debe sumar aproximadamente laenerga de Fermi, mantener esa energa constante implica que algunos tomos anti-alineados deben alinearse con el campo. En ausencia de campo las poblaciones de espines alineados y anti-alineados es ms o menos la misma, pero en presencia de campo debe aumentar el nmero de alineados y decrecer el nmero de desalineados. Como el nmero de momentos magnticos alineados finalmente supera al de anti-alineados existe una magnetizacin neta que produce un campo magntico que se suma al campo magntico externo.Elferromagnetismoes unfenmeno fsicoen el que se produceordenamiento magnticode todos losmomentos magnticosde una muestra, en la misma direccin y sentido. Un material ferromagntico es aquel que puede presentar ferromagnetismo. Ha de extenderse por todo un slido para alcanzar el ferromagnetismo.Los ferromagnetos estn divididos endominios magnticos, separados por superficies conocidas comoparedes de Bloch. En cada uno de estos dominios, todos los momentos magnticos estn alineados. En las fronteras entre dominios hay ciertaenerga potencial, pero la formacin de dominios est compensada por la ganancia enentropa.Al someter un material ferromagntico a uncampo magnticointenso, los dominios tienden a alinearse con ste, de forma que aquellos dominios en los que losdipolosestn orientados con el mismo sentido y direccin que el campo magntico inductor aumentan su tamao. Este aumento de tamao se explica por las caractersticas de las paredes de Bloch, queavanzanen direccin a los dominios cuya direccin de los dipolos no coincide; dando lugar a un monodominio. Al eliminar el campo, el dominio permanece durante cierto tiempo.

ndice[ocultar] 1Materiales ferromagnticos 2Vase tambin 3Bibliografa 4Enlaces externosMateriales ferromagnticos[editar]Hay una serie de materiales cristalinos que presentan ferromagnetismo. La tabla de la derecha muestra una seleccin representativa de ellos, junto con sustemperaturas de Curie, la temperatura por encima del cual dejan de exhibir la magnetizacin espontnea.El ferromagnetismo no es una propiedad que depende slo de la composicin qumica de un material, sino que tambin depende de suestructura cristalinay la organizacin microscpica. Elacero elctrico, por ejemplo, es un material producido a escala industrial cuyas propiedades ferromagnticas han sido optimizadas para hacer uso de ellas en aplicaciones donde se requiere el establecimiento decampos magnticosde manera eficiente. Sin embargo hay aleaciones ferromagnticas de metal, cuyos componentes no son ferromagnticos, llamadasaleaciones Heusler. Por el contrario existen aleaciones no magnticas, como los tipos deacero inoxidable, compuesta casi exclusivamente demetalesferromagnticos.