Sai già che se porti un magnete vicino a un'unghia di ferro, l'unghia subirà un'attrazione verso il magnete. Tuttavia, non tutti i metalli si comportano allo stesso modo. Alcuni metalli sono quelli che gli scienziati chiamano ferromagnetici, nel senso che diventano permanentemente magnetizzati da un magnete. Altri sono paramagnetici, nel senso che sono magnetizzati solo temporaneamente, e altri ancora sono diamagnetici, nel senso che provano una debole repulsione da un campo magnetico.

Spin

Gli elettroni hanno una proprietà chiamata spin, che è un po 'come il momento angolare (per esempio, una palla che gira attorno al suo asse), anche se è importante non prendere questa analogia troppo lontano, poiché lo spin elettronico è in definitiva molto diverso dal tipo di movimento rotatorio che conosci nella vita di tutti i giorni, come un rotazione superiore. Un elettrone può avere un giro di +1/2 o -1/2. Di conseguenza, gli elettroni si comportano un po 'come piccoli magneti. Se due elettroni sono accoppiati in un orbitale, i campi magnetici che producono si annullano a vicenda e l'atomo non ha campo magnetico netto.

Domini

Nei materiali ferromagnetici come il ferro, gli atomi hanno una rete campi magnetici e sono raggruppati insieme ad altri atomi in una piccola subunità chiamata dominio. Un dominio può a sua volta essere allineato in qualsiasi direzione casuale o allineato nella stessa direzione, insieme a tutti i suoi vicini. Normalmente, i campi magnetici non sono allineati, e quindi una massa di metallo di ferro da sola non ha campo magnetico netto; i campi magnetici allineati a caso dei singoli atomi si annullano a vicenda. Quando viene applicato un campo magnetico esterno, tuttavia, gli atomi si allineano con esso, così l'oggetto si magnetizza.

Materiali diamagnetici

In un campo diamagnetico, ogni atomo ha associato gli elettroni, quindi tutti i campi magnetici creati dai singoli elettroni si annullano. Quando si porta un oggetto diamagnetico vicino a un magnete, si creano minuscoli anelli di corrente negli atomi del materiale, proprio come minuscoli anelli di filo. In linea con una legge della fisica chiamata Legge di Lenz, le correnti che crei si muovono in una direzione tale da produrre un campo magnetico opposto a quello che hai applicato.

Effetti

Non solo un diamagnetico il metallo come il rame non ha alcuna attrazione per un magnete, in realtà sperimenta repulsione. Questa repulsione è molto debole, quindi a meno che il campo magnetico non sia molto forte, non lo vedrai. Ciò nonostante, questo effetto risulta dalla struttura del metallo a livello atomico. Il rame ha tutti gli elettroni associati nei cosiddetti D-orbitali, quindi gli atomi di rame non hanno momenti magnetici netti. Il diamagnetismo è di gran lunga più comune tra gli elementi della tavola periodica rispetto al ferromagnetismo o al paramagnetismo.