La mayoría de la gente sabe que el hierro se siente atraído por los imanes, mientras que otros metales como el oro y la plata no lo son. Sin embargo, pocas personas pueden explicar exactamente por qué el hierro tiene esta relación mágica con el magnetismo. Para llegar a la respuesta, necesitas bajar al nivel atómico y examinar la naturaleza magnética de los electrones de un átomo.
Electrones y Magnetismo
La ciencia detrás del magnetismo, como la electricidad, baja a los electrones, las partículas negativamente cargadas que rodean el núcleo de un átomo. Todos los electrones tienen propiedades magnéticas, del mismo modo que tienen propiedades eléctricas. Cuando un electrón exhibe magnetismo y, en consecuencia, tiene la capacidad de interactuar con un campo magnético externo, se dice que tiene un momento magnético.
El momento magnético de un electrón se basa en su giro y su órbita, que son ambos principios de la mecánica cuántica. Sin entrar en ecuaciones cuánticas, basta decir que el momento magnético de un electrón se debe a su movimiento.
¿Qué hace que un material sea magnético?
Mientras que los átomos individuales en cualquier sustancia pueden tener momentos magnéticos , eso no significa que la sustancia en sí sea magnética. Para que la sustancia sea magnética, necesita una cantidad suficiente de átomos trabajando todos juntos. Esto requiere dos cosas.
Lo primero que debe suceder es que debe haber algún desacuerdo entre los átomos. En muchas sustancias, todos los electrones se alinean en pares ordenados, cada uno de ellos cancelando las propiedades magnéticas del otro. Si imaginas 1000 locomotoras, la mitad de ellas tratando de ir hacia el norte y la otra mitad hacia el sur, ninguna de ellas se moverá. Entonces, para que una sustancia sea magnética, no todos sus electrones se pueden emparejar.
Sin embargo, esto en sí mismo no es suficiente para que la sustancia sea magnética. El hecho de que los electrones de un material no se alineen de dos en dos no significa necesariamente que la sustancia sea magnética. El manganeso, por ejemplo, un mineral importante que se encuentra en las nueces y los cereales y es esencial para la salud de los huesos, no es magnético, a pesar de que sus electrones no se alinean en pares. Si tuvieras 1001 motores de trenes, 500 orientados al sur y 501 orientados al norte, ese motor adicional no marcará la diferencia.
Lo segundo que necesitas es que haya una cantidad suficiente de electrones para alinearse paralelamente. entre ellos, como muchas locomotoras que miran en la misma dirección, por lo que su capacidad para interactuar con un campo magnético externo es lo suficientemente importante como para mover todo el objeto. Cualquier material que tenga estas dos condiciones se denomina ferromagnético. . El hierro es el elemento ferromagnético más común. Otros dos elementos ferromagnéticos son níquel y cobalto. Sin embargo, varias otras sustancias pueden ser ferromagnéticas cuando se calientan o se combinan con otros materiales.
