Preguntas sobre el ferromagnetismo

¿Cuál es la diferencia entre materiales "ferromagnéticos" y "magnéticos"?

Los términos "magnético" y "ferromagnético" se utilizan a menudo como sinónimos, aunque esto no es del todo correcto desde un punto de vista técnico.

Se trata de un material u objeto "ferromagnético" si un imán se adhiere a él. Así, si un imán se adhiere a un martillo, éste puede describirse como ferromagnético. En el lenguaje común, a menudo se denomina incorrectamente objeto magnético.

¿Qué objetos son atraídos por un imán?

Los imanes sólo atraen materiales ferromagnéticos (véase la explicación anterior). Es irrelevante si se trata de un imán de ferrita, un imán de neodimio o un electroimán.

Entre ellos se encuentran:
- Hierro (Fe)
- Níquel (Ni)
- Cobalto (Co)

Nota: A menudo nos preguntan si el acero inoxidable o el aluminio son ferromagnéticos, es decir, si son atraídos por un imán.

Aluminio es un metal paramagnético y sólo es atraído muy débilmente por un imán, por lo que no es adecuado para que un imán se adhiera a él.

Con el acero inoxidable, esta pregunta no se puede responder en términos generales, ya que hay muchos tipos y composiciones diferentes de acero inoxidable. Si se trata de acero inoxidable ferromagnético, también se denomina acero ferrítico. Por el contrario, el acero austenítico no suele ser ferromagnético.

También existen algunas tierras raras, algunas de las cuales sólo son ferromagnéticas a temperaturas mucho más bajas. A temperatura ambiente, sólo son paramagnéticas (véase la explicación más abajo). Por lo tanto, sólo son atraídas muy débilmente por los imanes:
- Terbio (Tb)
- Erbio (Er)
- Gadolinio (Gd)
- Holmio (Ho)
- Disprosio (Dy)

Ferromagnetismo.

Ferromagnetismo

Los materiales ferromagnéticos (hierro, cobalto, níquel a temperatura ambiente, o aleaciones especiales). aleaciones especiales) son materiales que presentan una magnetización espontánea en un campo magnético externo y, por tanto, son atraídos por el campo magnético. En este caso, los imanes elementales ya presentes en el material ferromagnético son alineados por el campo magnético externo. Cuando el campo magnético externo se apaga o el material ferromagnético se retira del campo magnético, la alineación de los imanes elementales desaparece, salvo por una magnetización residual (remanencia). En los materiales magnéticamente blandos, esta remanencia es muy pequeña. En materiales magnéticamente duros, puede permanecer una remanencia considerable (véase también histéresis de los imanes).
La causa real del ferromagnetismo no puede, estrictamente hablando, describirse de forma clásica; más bien, se requiere la mecánica cuántica para ello, más concretamente la llamada interacción de intercambio, que es responsable de la  alineación paralela de los espines de los electrones en los materiales ferromagnéticos. Sin embargo, como los electrones con el mismo espín deben diferir en su estado local (principio de Pauli), una alineación de los espines va acompañada de un aumento de la energía cinética. Sólo si la disminución de la energía potencial debida a la interacción de intercambio supera el aumento de la energía cinética, pueden rectificarse los espines de los electrones como portadores de los momentos magnéticos y el material se vuelve así ferromagnético. Esta es la razón por la que la gran mayoría de los elementos químicos conocidos no presentan ferromagnetismo. Como ya se ha mencionado, sólo el hierro, el cobalto y el níquel presentan esta propiedad ferromagnética como elementos químicos puros a temperatura ambiente.
Por el contrario, todos los elementos y sustancias presentan las denominadas propiedades diamagnéticas.

Paramagnetismo

En el caso de las sustancias paramagnéticas, un campo magnético externo alinea parcialmente los momentos magnéticos desordenados de las moléculas. El grado de alineación y, por tanto, el campo magnético inducido es proporcional al campo magnético aplicado (permeabilidad magnética >1), pero este campo desaparece inmediatamente después de desconectar el campo magnético externo.
Al igual que las sustancias ferromagnéticas, las sustancias paramagnéticas son atraídas hacia la zona de mayor intensidad de campo, es decir, hacia el campo magnético.
Sin embargo, el paramagnetismo es significativamente más débil que el ferromagnetismo.
El paramagnetismo sólo se produce en elementos/moléculas con electrones no apareados y un momento magnético.
La explicación física causal la proporcionan de nuevo los procesos mecánicos cuánticos.

Diamagnetismo

El diamagnetismo se produce en todos los elementos y sustancias. Sin embargo, como el diamagnetismo es órdenes de magnitud más débiles que el ferro y el paramagnetismo, sólo es detectable de forma mensurable en sustancias que no presentan ferro y paramagnetismo.
Las sustancias diamagnéticas son empujadas fuera de un campo magnético en la dirección de una intensidad de campo menor. Los diamantes se caracterizan por una permeabilidad magnética <1 (susceptibilidad magnética negativa). Esto significa que el factor de proporcionalidad entre el campo inducido y el externo es <1.
A modo de comparación: para las sustancias paramagnéticas es <1, para los ferromagnetos la relación no es lineal.
Al igual que el ferromagnetismo, el diamagnetismo sólo puede explicarse por efectos de la mecánica cuántica.

Diamagnetismo.